淺談螺紋滾壓加工工藝

伍愛元 言玲

摘要：本文主要介紹了螺紋滾壓加工特點、加工原理、對刀法、坯料尺寸及結(jié)構(gòu)、常見工藝問題及解決辦法。

關(guān)鍵詞：螺紋；滾壓；擠壓

一、 引言

螺紋加工有車螺紋、銑螺紋、滾壓螺紋、攻絲、套螺紋等各種工藝方法。車螺紋、攻絲、套絲等工藝方法是一種切削加工工藝，效率不高，但對操作者的技能要求卻很高，不利于大批量生產(chǎn)。而螺紋滾壓加工的工序操作簡單、生產(chǎn)率高、加工范圍廣。

螺紋的滾壓加工是一種無切屑的壓力加工，由于具有很多優(yōu)點，一些中小零件的機械切削加工逐漸被滾壓加工所取代，成為機械加工中的一種發(fā)展趨勢。滾壓螺紋的應用推進了制造業(yè)向精密精確、少能耗、無污染方向的發(fā)展，并成為綠色制造的重要組成部分。

二、 螺紋滾壓加工的特點

螺紋滾壓加工是一種較先進的無切屑冷擠壓工藝，滾壓螺紋的金屬纖維是連續(xù)的，而切削螺紋的金屬纖維是斷開的，因而滾壓螺紋具有如下優(yōu)點：加工螺紋的牙形飽滿，螺紋表面質(zhì)量較好，表面粗糙度值較低；滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強度和硬度，特別是牙底表面硬度有很大提高；由于螺紋表面存在壓應力提高了螺紋的疲勞強度；加工效率比切削螺紋提高幾倍至幾十倍，易于實現(xiàn)自動化；滾壓螺紋是無屑加工，可節(jié)省原材料；可加工無法用切削方法加工的細長螺桿。正是由于滾壓螺紋具有以上優(yōu)點，因此螺紋滾壓加工得到廣泛應用。

三、 螺紋滾壓加工原理

其工作原理是：使用兩個帶有螺紋的滾絲輪來擠壓被加工的工件，使被加工的零件外圓表面產(chǎn)生塑性變形，金屬材料主要沿徑向向外流動，因為材料流動時要受到滾絲輪牙形的約束，所以形成所要加工螺紋（其中一輪作徑向進給運動）。

四、 螺紋滾壓加工坯料尺寸及結(jié)構(gòu)的確定

毛坯直徑的經(jīng)驗計算公式為d=D-（0.66～0.7）P，D為螺紋大徑，實際工作中通常先按公差上限加工，經(jīng)過調(diào)試后，再最終確定毛坯的最終直徑。

如果毛坯直徑過大，會使?jié)L壓后的螺紋大于大徑或中徑尺寸，在螺紋大徑上形成擠裂現(xiàn)象，而且還會使?jié)L輪架、滾輪和支撐部分承受超負荷的滾壓力。如果毛坯直徑過小，會形成不完全滾壓狀態(tài)，加工毛坯不能完全進入滾絲輪，結(jié)果造成螺紋牙不完整，也不能同時滿足被加工螺紋大徑和中徑的加工尺寸要求。因此毛坯直徑一定要選擇合適，根據(jù)工件材質(zhì)的不同，大批量加工時應先做一下試驗，確定合適的尺寸后再進行生產(chǎn)。

五、 螺紋滾壓加工的操作要領(lǐng)

1. 對刀：在滾壓加工前，要調(diào)整好兩滾絲輪的軸向和角向位置，即通過旋轉(zhuǎn)滾輪軸使兩滾絲輪的牙位相互錯半個螺距，這樣兩滾絲輪在工件上滾壓形成的螺紋才是重合的，否則兩滾絲輪在工件上滾壓形成的螺紋不重合，引起亂扣。實際操作時先在工件表面輕輕滾壓出一道印痕，檢查左右兩個滾絲輪滾壓出的印痕是否重合。

2. 調(diào)整尺寸：調(diào)節(jié)滾絲輪中心距離，使工件擠壓合適至能夠滾壓出合格的螺紋。兩輪中心距離到達預定尺寸后，動輪停止進給運動，繼續(xù)滾轉(zhuǎn)幾周對螺紋廓形進行修正后退出。

3. 檢驗：試加工時需用螺紋環(huán)規(guī)檢查螺紋質(zhì)量是否合格，定好滾壓行程后即可進行滾壓。

六、 螺紋滾壓加工常見質(zhì)量問題的原因與對策

故障類別產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因排除方法

螺紋中徑過大，螺紋大徑合格毛坯直徑過大減小毛坯直徑

中徑尺寸大而外徑小 活動主軸位置調(diào)整太遠，滾壓時間太短，滾壓壓力太低減小滾絲輪徑向距離，增加滾壓時間、增大滾壓壓力

中徑尺寸小而外徑大活動主軸位置調(diào)整太近，滾壓時間太長，滾壓壓力太高增大滾絲輪徑向距離，減小滾壓時間，減小滾壓時間，減小滾壓壓力

螺紋中徑合格，螺紋大徑過小毛坯直徑過小增大毛坯直徑

螺紋中徑合格，螺紋大徑過大毛坯直徑過大減小毛坯直徑

滾壓螺紋時工件向上跳出支撐塊過高或兩滾絲輪直徑不同調(diào)整支承塊高度，檢查滾絲輪外徑

工件的螺紋牙頂磨傷支撐面過低或支撐面太粗糙調(diào)整支承塊高度，檢查支承平面粗糙度

滾壓螺紋時產(chǎn)生細屑或鱗片沒對好刀或滾壓時間過長調(diào)整滾絲輪軸向距離，調(diào)整滾壓時間

螺紋中徑錐度超差兩滾絲輪軸線平行度誤差太大調(diào)整誤差

滾壓時工件過熱 主軸轉(zhuǎn)速過高，進給速度太快，滾壓壓力過大 調(diào)整滾絲輪轉(zhuǎn)速和進給速度，調(diào)整滾壓時間

七、 結(jié)論

螺紋的滾壓加工效率高、精度高、強度和疲勞強度高、表面質(zhì)量好、材料利用率高，是一種前景非常好的工藝方法。

作者簡介：

伍愛元，湖南省株洲市，湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學院；

言玲，湖南省株洲市，湖南省株洲市淞南中學。