板料折彎機(jī)油缸的滾壓加工

朱建中

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200）

0 引言

板料折彎機(jī)油缸是折彎機(jī)的主要部件，我公司每年生產(chǎn)數(shù)控折彎機(jī)1200臺左右，共需大約2400個油缸。油缸加工的質(zhì)量和效率，直接影響公司主導(dǎo)產(chǎn)品板料折彎機(jī)的質(zhì)量和成本。折彎機(jī)油缸因其內(nèi)孔要求高，給制造帶來一定困難。傳統(tǒng)的加工方法，采用在車床上車內(nèi)孔再在內(nèi)圓深孔磨上加工，生產(chǎn)效率低，內(nèi)圓表面硬度較差。我公司為改變這一現(xiàn)狀，在2005年決定采用油缸滾壓加工新工藝，在車床精車后直接滾壓（減去磨削工序）。新工藝經(jīng)過多次試驗，獲得成功，油缸的加工效率和質(zhì)量都大為提高。在運(yùn)用加工新工藝過程中，從滾壓原理入手，確定了滾壓工藝參數(shù)，進(jìn)行了滾壓試驗，取得了滿意的效果。

1 油缸滾壓加工原理

滾壓加工是一種無屑冷加工，通過由淬硬鋼或硬質(zhì)合金制成的專用滾壓工具滾壓頭，借助滾壓工具預(yù)調(diào)量與工件內(nèi)孔產(chǎn)生過盈而形成對缸壁的壓力迫使油缸內(nèi)壁按塑性變形規(guī)律產(chǎn)生塑性變形，將油缸內(nèi)孔表面的微觀凸起波峰熨平，使其填入凹下的波谷內(nèi)，改變表面波峰的分布情況，使表面粗糙度得到很大提高。滾壓還起到了光整的效果，能在小范圍內(nèi)校正油缸內(nèi)孔的形狀尺寸精度，并使金屬表面薄層硬化。這樣，滾壓加工不僅提高零件的表面粗糙度、硬度、幾何形狀尺寸，同時還可以提高耐磨性和疲勞強(qiáng)度。

2 油缸滾壓工藝參數(shù)的選擇

圖1所示為我公司1100kN數(shù)控板料折彎機(jī)油缸主要尺寸。油缸材質(zhì)45鋼，熱處理調(diào)質(zhì)T235（220～250HB），油缸外形尺寸 490mm×220mm×220mm，內(nèi)孔直徑?151H9+0.10，表面粗糙度要求Ra1.6，使用本公司機(jī)加工分廠CW6180車床，采用NCM151-5滾壓頭。

圖1 油缸

2.1 滾壓力

滾壓力是滾壓過程中的重要參數(shù)，滾壓力的大小直接關(guān)系到工件表面的變形程度，影響工件滾壓后的表面粗糙度，同時也影響加工效率。合理確定滾壓力是比較復(fù)雜的。影響滾壓力的因素很多，一般來說，加工材料強(qiáng)度、硬度越高，原始表面粗糙度值和波紋度越大，滾柱的直徑越大，滾壓速度與進(jìn)給量越大，過盈量越大，則滾壓力越大。滾壓力過大，滾壓后的表面粗糙度數(shù)值不但不能降低，相反會引起表面疲勞，出現(xiàn)“起皮”現(xiàn)象。根據(jù)油缸內(nèi)孔直徑及滾壓頭NCM151-5（見圖2）的尺寸，按使用說明書中所列的曲線圖計算，滾壓力在92～117kN之間，選定滾壓機(jī)床CW6180車床基本合適。

圖2 滾壓頭

2.2 滾壓過盈量

過盈量選擇原則上應(yīng)盡量使?jié)L壓力變小，保證達(dá)到所要求的尺寸精度和表面粗糙度，選取過盈量不僅要考慮通過塑性變形把原始表面微觀不平度熨平，而且還要考慮到工件在直徑方向上的彈性變形量。初步確定滾壓過盈量0.01～0.02mm，在油缸滾壓試驗過程中，證明上述過盈量既能保證圖紙尺寸精度要求，滾壓頭也有較高的使用壽命。

2.3 滾壓速度

滾壓速度對滾壓粗糙度影響不大，而主要影響生產(chǎn)效率。速度的增大受機(jī)床系統(tǒng)的限制，速度過快會引起機(jī)床振動，使加工表面產(chǎn)生螺旋線。同時還會增高工件與滾壓頭的溫升，加快滾柱與滾壓頭的磨損，影響工件尺寸和表面粗糙度。主軸轉(zhuǎn)速初步確定n=150rpm，確定油缸滾壓速度V=71m/min。

2.4 進(jìn)給量

進(jìn)給量是油缸滾壓加工中的重要參數(shù)，它直接影響著滾壓后工件的表面粗糙度和加工效率。初步確定進(jìn)給量為f=1.2mm/r。

2.5 滾壓前的內(nèi)孔尺寸

2.6 冷卻液選擇

正確選擇冷卻液，可以提高零件滾壓后的表面粗糙度，減小滾壓力和機(jī)床功率的消耗，提高滾壓頭的使用壽命，減小工件的熱變形。使用切削液和水的混合液，能達(dá)到較好的滾壓效果。

3 工藝試驗

初步確定滾壓參數(shù)后，選擇了10只油缸進(jìn)行工藝試驗，試驗結(jié)果見表1。通過檢測，10個油缸全部合格。但是我們發(fā)現(xiàn)，有4個油缸內(nèi)孔尺寸達(dá)到上極限尺寸，2個油缸表面粗糙度Ra1.6。我們決定將滾壓前尺寸調(diào)整為同時減小進(jìn)給量（f=1mm/r），參數(shù)調(diào)整后我們又選擇10只油缸進(jìn)行了工藝試驗，結(jié)果顯示，內(nèi)孔尺寸（?151.06～?151.08）、表面粗糙度（Ra0.4～Ra0.8）、表面硬度（260～280HB）各項指標(biāo)均達(dá)到理想效果。同時，我們進(jìn)行了市場跟蹤，使用滾壓油缸的產(chǎn)品可靠性明顯優(yōu)于原有產(chǎn)品。試驗結(jié)束后我們制定了詳細(xì)的工藝文件，將所有工藝尺寸及技術(shù)參數(shù)納入到工藝文件中，以保證油缸的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

表1 油缸工藝試驗記錄表

4 結(jié)束語

經(jīng)過幾年來的生產(chǎn)實踐，已證明這些工藝參數(shù)選擇基本合理，保證了圖紙的精度要求，同時采用類比法確定了其他各種小噸位數(shù)控折彎機(jī)油缸滾壓參數(shù)，滾壓工藝得到了推廣使用，每年有十多個品種約1500只油缸采用了滾壓工藝，每只油缸可節(jié)省加工時間約2h，提高了生產(chǎn)率及質(zhì)量，為公司創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

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