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滾壓螺紋成形工藝創(chuàng)佳介紹
無切屑螺紋成形工藝
一般而言，最適合滾壓的材料很難切削，反之亦然。螺紋滾壓依賴于基材的塑性-即基材的變形能力，以便永久地將滾輪的形狀壓在工件的坯件中。被切削材料良好的塑性通常會(huì)導(dǎo)致形成膠質(zhì)切屑，并在刀具上形成積屑瘤。例如鑄鐵沒有合適的流動(dòng)特性，因此不適合進(jìn)行螺紋滾壓加工。
在螺紋滾壓操作中，在工件的軸向、切向或徑向安裝一個(gè)滾輪架。盡管每種滾輪架都采用相同的基本操作原理，但不同的螺紋加工應(yīng)用場(chǎng)合需要采用不同的方式接近工件毛坯。本文在后面將詳細(xì)介紹三種螺紋滾壓方式。
假定工件材質(zhì)滿足滾壓的屈服和流動(dòng)要求，則滾壓過程與螺紋切削相比具有若干優(yōu)點(diǎn)。與其它生產(chǎn)方法相比，滾壓加工出來的螺紋物理特性得到提高。在螺紋滾壓過程中采用的是冷作業(yè)，這樣與切削操作相比就增加了拉伸強(qiáng)度，并提高了表面光潔度。
與許多冷加工操作一樣，工件毛坯的金屬矩陣最初通過模具的作用力而壓縮，從而進(jìn)行塑性屈服，并產(chǎn)生出模具的形狀。螺紋滾壓操作方式在很大程度上與此相同。螺紋滾壓頭中滾輪的形狀會(huì)在工件毛坯中形成螺紋形狀。
母材的壓縮導(dǎo)致因金屬矩陣的壓縮而引起工件硬化。它會(huì)在螺紋中產(chǎn)生疲勞阻力。這種硬化的狀態(tài)是該工藝的一部分，因此隨后對(duì)滾壓螺紋進(jìn)行的任何熱處理過程都會(huì)產(chǎn)生退火效應(yīng)。螺紋滾壓應(yīng)該在熱處理之后進(jìn)行。相反，車削和磨削卻可以在硬化前也可以在硬化后進(jìn)行，讓金屬矩陣產(chǎn)生所需要的形狀并且讓金屬微粒結(jié)構(gòu)幾乎保持原封不動(dòng)。
軸向螺紋滾壓
根據(jù)機(jī)床類型以及要制造的螺紋類型，車間可以選擇若干螺紋滾壓配置。軸向螺紋滾輪從車削中心尾座端部開始，沿工件毛坯中心線移動(dòng)，從而形成螺紋。一般的軸向滾輪頭加工范圍為直徑0.06～9英寸。
軸向滾輪頭通常安裝在車削中心轉(zhuǎn)塔刀套之一中。一次走刀可以將3個(gè)(或最多6個(gè))滾輪進(jìn)給到毛坯上，并通過工件毛坯的旋轉(zhuǎn)加以啟動(dòng)。
滾輪在軸向頭上布置為允許毛坯通過，這樣就可以形成比滾輪寬度更長(zhǎng)的螺紋。這些滾輪頭上開始的一些螺紋是遞進(jìn)的，就象絲錐或拉刀一樣，并且需要在工件毛坯上有一條棱?？梢杂幂^短的遞進(jìn)過程一直加工到肩部或其它工件特征之前，但是滾輪的壽命有可能受額外應(yīng)力的影響。
切向螺紋滾壓
顧名思義，切向滾輪架通過從側(cè)面接近工件毛坯而形成螺紋。切向滾輪架有時(shí)候稱作側(cè)面滾壓或橫向滑動(dòng)架，設(shè)計(jì)用于通過推動(dòng)來滾壓螺紋，以可控的進(jìn)給速度進(jìn)行，每次兩個(gè)固定的平行輥?zhàn)油瑫r(shí)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)中的工件中。切向滾壓需要機(jī)械或伺服進(jìn)給。無法手動(dòng)操作這些滾輪。
輥?zhàn)优c工件毛坯直徑進(jìn)行方形、切向接觸，從而迫使材料進(jìn)行均勻的塑性流動(dòng)，形成滾輪拉絲模的形狀。這種成形過程非?？?，會(huì)產(chǎn)生沒有毛刺的精確輪廓。
在操作中，切向滾輪在工件毛坯旋轉(zhuǎn)15～30轉(zhuǎn)后產(chǎn)生一個(gè)完整的螺紋。這種螺紋滾輪的優(yōu)點(diǎn)是可以在非?？拷绮炕蚱渌ぜ卣鞯那懊婊蚝竺嫘纬陕菁y(在一個(gè)螺紋內(nèi)，有時(shí)候更少)。
切向滾輪只在滾輪寬度內(nèi)滾壓螺紋。fette的切向輥?zhàn)庸ぷ鲗挾确秶鸀?.61～1.59英寸。這些滾輪被推薦用于愛克米及梯形螺紋，因?yàn)樗枰牧Τ隽斯A的設(shè)計(jì)極限。
徑向螺紋滾壓
第三種螺紋滾輪是徑向滾輪架。它用兩個(gè)或三個(gè)輥?zhàn)釉诠ぜ餍D(zhuǎn)一次的過程中形成螺紋。
這種螺紋滾輪上的輥?zhàn)油ㄟ^偏心磨削。在每個(gè)輥?zhàn)由嫌梢粋€(gè)平坦部分開始，螺紋形狀漸進(jìn)完成。在平坦一側(cè)開始淺淺的螺紋形狀，在另一側(cè)形成完整的形狀。
工夾上的一個(gè)“三輥?zhàn)?rdquo;式徑向架，用找正的平坦部分來形成間隙開口。這樣工件毛坯可以定位成在輥?zhàn)雍统善仿菁y零件之間退出而不損壞螺紋。“兩輥?zhàn)?rdquo;式滾輪架采用相同的原理。
從內(nèi)部來看，輥?zhàn)油ㄟ^釋放附在旋轉(zhuǎn)離合器上的張力彈簧而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。一旦釋放，工件或滾輪單元的旋轉(zhuǎn)就會(huì)繼續(xù)偏心輥?zhàn)拥南蚯斑\(yùn)動(dòng)，直至工件毛坯的轉(zhuǎn)矩使離合器彈簧復(fù)位為止。
徑向螺紋滾壓頭的工作范圍為直徑1/16～2½英寸。與切向滾壓頭一樣，螺紋長(zhǎng)度不能超出螺紋滾輪的寬度。
優(yōu)點(diǎn)：
螺紋滾壓需要在滾輪架和滾輪方面進(jìn)行刀具投資，這種投資比單點(diǎn)螺紋切削刀片要高。然而，對(duì)于涉及硬化材料、較高表面光潔度、表面一致性以及較高生產(chǎn)量的應(yīng)用場(chǎng)合，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看螺紋滾壓技術(shù)可能具有更高的性價(jià)比。此外，由于滾輪架也可以在配備單點(diǎn)螺紋加工功能的cnc車削中心上使用，因此螺紋滾壓可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的需要而靈活地加以應(yīng)用，依據(jù)工件實(shí)際情況決定正確的刀具。
螺紋滾壓的優(yōu)點(diǎn)是﹕表面粗糙度小于車削﹑銑削和磨削﹔滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強(qiáng)度和硬度﹔材料利用率高﹔生產(chǎn)率比切削加工成倍增長(zhǎng)﹐且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化﹔滾壓模具壽命很長(zhǎng)。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過hrc40﹔對(duì)毛坯尺寸精度要求較高﹔對(duì)滾壓模具的精度和硬度要求也高﹐制造模具比較困難﹔不適于滾壓牙形不對(duì)稱的螺紋。