滚压加工在汽车零部件加工中的注意事项

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摘要：汽车工业是产业关联度高，规模效益明显，资金和技术密集的重要产业。几十年来，我国汽车制造技术及装备经历了曲折过程，一个多世纪以来，流水生产线一直是汽车及零部件生产方式的主体，其根本技术是集成技术——将工艺系统、物流系统、信息系统集成为流水生产线。滚压加工技术既是流水线生产技术的重要组成部分，前轴锥孔、汽车轮毂轴管等零部件加工都需要应用到滚压加工技术，本文在这里就滚压加工在汽车零部件加工中的应用提出加工注意要点。

关键词：滚压加工；汽车零部件；注意事项

Abstract: the correlation degree is high, the auto industry is an industry of scale, capital and technology intensive industries. For decades, China's automobile manufacturing technology and equipment has experienced twists and turns, more than a century, the flowing water line has always been the main body of automobile and parts production mode, the underlying technology is integrated technology, the technology system, logistics system, information system integration for running water production line. Rolling processing technology is an important part of the assembly line production technology, the front axle cone hole, automobile wheel axle tube and other parts processing needs to be applied to the rolling processing technology, this article here rolling processing application in automobile parts processing processing key points are put forward.

Key words: rolling processing; Auto parts; Matters needing attention

中图分类号：U468.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、滚压加工原理及作用

滚压加工是一种无切屑加工，通过一定形式的滚压工具向工件表面施加一定压力。在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的。

（一）滚压加工原理

滚压加工是将高硬度且光滑的滚柱与金属表面滚压接触，使其表面层发生局部微量的塑性变形后得到改善表面粗糙度的塑性加工法的一种。我们经常看到铺设道路时，轧路机将凹凸不平的马路压得很平整。滚压加工原理也是如此，用滚柱滚压金属表面，将表面凸起部分碾平,而使凹陷部分隆起，加工成平滑如镜的表面。与切削加工不同，是一种塑性加工。 被滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间就可以达到Ry0.1-0.8μm，而且加工面硬化后其耐磨性得到提高的同时疲劳强度也增加了30%等具有切削加工中无法得到的优点。由于可简单地并且低成本地进行零部件的超精密加工，日益被以汽车产业为首的精密机械产业广泛采用，发挥了很大的优势。

（二）滚压加工作用

1、提高疲劳强度

滚压加工在改善表面粗糙度的同时将在表面层产生残留压缩应力，可提高工件的疲劳强度。

通过对车削加工和滚压加工后的SUS304的残留应力分布进行了比较，可知滚压加工后工件中残留压缩应力在剪切应力最大的深度为0.08～0.10mm处最大。

对形状相同的试料进行内压疲劳破坏试验的结果表明，滚压加工后工件中圆周方向残留压缩应力在疲劳极限附近可抑制裂痕的发生，可将疲劳强度提高30%。

2、提高滑动零件的寿命

油压、气压缸的O型圈及衬垫等密封材料有树脂和金属。密封材料要与缸体发生磨擦，所以密封材料应与金属有好的顺应性，以及在保持密封性的同时不因磨擦而产生磨耗。由磨削加工及喷丸加工后的断面曲线形成凸起部分，这个凸起部分会显著磨损密封材料。

而滚压加工是将凸起部分进行碾压，从而形成光滑的平面，与密封材料的接触流畅，明显减少了棒状滑动及磨耗，因此广泛用于汽车制动缸、油气压缸、阀体及缓冲器等制造领域。

3、保护环境

为了减少滑动轴承的磨擦，表面粗糙度应在Ry3.2μm以下。轴承的材质大部分为铸铁或有色金属，进行滚压加工不仅可以轻易地加工成所需的表面，而且没有象磨削及喷丸加工的产业废弃物，既提高生产率，又保护环境。

4、避免初期磨损

与金属过盈配合的零部件，轴及轮毂或压入轴承的孔需有良好的表面粗糙度及尺寸精度。切削加工的零部件在使用期间由振动及周期性负载的作用下将产生沟槽。而滚压加工的零部件碾平凹凸的同时材料的屈服点上升，所以长期使用也不会产生沟槽，维持其稳定的性能。

二、滚压加工在汽车零部件加工中的注意事项

（一）滚压加工前的准备

1、滚压前工件表面质量

由于滚压加工是滚压头圆柱表面在零件表面碾压过程的一种加工方法，所以加工后的表面粗糙度受零件表面微观的凸起高度和形状的直接影响。

如果滚压加工前表面粗糙，即凸起相对凹陷部分落差较大，那么滚压加工很难将凸凹部分填平，造成滚压加工后表面粗糙，故此零件表面在滚压加工前必须达到一定的粗糙度要求，如：轴套类工件在滚压加工前，需精车处理，以保证工件圆度及粗糙度要求，同时也减少滚压头的磨损。建议一般工件滚压加工前，将工件表面加工至Ra3.2以下，工件的径向跳动保证在0.05mm以下，再对工件进行滚压加工，方能保证工件加工表面粗糙度在Ra1.6以下。

2、滚压前工件尺寸要求

由于滚压加工方法的特殊性，滚压加工与被加工件的材质、硬度、滚压量有关，滚压后的外圆表面尺寸将减小、内孔尺寸将增大，故此在滚压加工前的机加工序应考虑滚压变形量的尺寸，通常要进行2-3次试加工决定其尺寸。

3、滚压装置的调整

滚压头安装在车床的刀架上，尽可能缩短刀架外伸长度，以保证刀架刚性。将滚压头和工件中心轴的高度保持一致，滚柱轴向和工件轴向保持平行。将滚轮接近工件表面，确认接触位置（零点）：工件旋转同时将滚压头慢慢接近工件，滚轮开始旋转位置设定为零点。

4、工件滚压前的清洗

工件在滚压加工前应清理干净，不能有铁屑、杂质及异物。

（二）滚压参数的选择

1、压入深度。压入深度过小，滚压后工件的表面粗糙度值高；压入深度过大，容易使工件表面产生黏附、脱皮现象。压入深度由滚轮进给时的压力控制。压力愈大，压入深度也愈大，两者大小均取决于工件直径尺寸、工件材料和滚压前工件表面粗糙度等因素。较合理的数值可根据具体情况，由试验比较确定此轴管的压入深度选用0.01～0.015mm。

2、进给量。进给量过大，工件表面粗糙度值高，进给量过小，工件表面因重复滚压容易产生疲劳裂纹也会降低滚压质量。

3、滚压速度。滚压速度在保证机床、滚压工具正常使用情况下，宜采用较高的滚压速度，以利于提高滚压质量和生产率。采用滚压速度为80～150m/min。

4、滚压前工件的清洁度。滚压前要清除零件上的油脂，杂物和腐蚀痕迹等，以免影响滚压后的质量。

（三）滚压头选择及使用

1、使用方法

滚压头标准型号有莫氏锥柄装卡部及平行装卡部。滚压加工与切削加工不同，不需大扭矩，小功率机床也可以使用，可安装在钻床、车床、六角车床、镗床，钻孔器等设备上进行加工，无需特殊设备。

2、滚珠滚压

用滚珠滚压时，滚珠可以自由转动，即在主运动和进给方向，均为无滑动的滚动，所以，加工后的零件表面质量好。滚珠滚压通常可获得很低的表面粗糙度（Ra0.2µm～0.10µm），在其余工艺参数匹配的条件下，还能达到Ra0.05µm，被滚压零件表面质量好。同时，由于滚珠与工件表面的接触面相对较小，因此，在同样单位压力的情况下能减小总压力，滚压时较轻快，尤其适合于小型细长精密零件的外表面及薄壁零件的内孔滚压。滚压工具结构简单、轻便，当滚珠磨损后，可采用价格低的外购标准滚珠，一定程度上可以降低成本。其不足之处是滚珠使用寿命过低，通常连续使用10h ～ 12h即需更换，而且，综合从网络收集的资料来看，各个厂家的产品大多为滚柱滚压形式。

3、滚柱滚压

滚柱滚压不仅可以像滚珠滚压一样得到较好的表面粗糙度，又克服了滚珠寿命低的缺点，还可以采用大的进给量，通常采用0.75mm/r-0.80mm/r进行滚压，故其生产效率高。

4、车刀式滚压

其结构与可更换合金刀片的车刀结构基本相同，操作也与车刀一样。但车刀式滚压，使用的是钻石刀头，更适用于高硬度材料的滚压加工。相对来说，上两种形式，更适合我们的实际情况。

（四）滚压质量

1、工件材料：工件硬度过低，机械性能也差，不能达到预期的滚压效果，滚压前材料硬度不能低于140 HB；滚压后硬度从280 HB开始，滚压效果将显著下降。

2、滚压前精镗孔粗糙度一般为R3．2～R5，预JJn32表面粗糙度低，滚压后粗糙度-tg低。

3、滚压只能提高加工表面物理机械性能和表面粗糙度，而不能提高工件的几何形状精度，工件的几何形状精度只能依靠滚压前的预加工来保证。

4、滚柱转动必须灵活，每排滚柱直径方向上差值不得大于0．005mm，否则会挤伤工件或引起振动甚至损坏滚压头。

三、滚压加工应用实例

旋转体内外接头滚道的加工。内、外接头如图1、图2所示，材质为2Cr13，装配时，内外接头的滚道之间装有若干9.525 mm的球形滚粒。工作时，靠滚球的滚动来实现内外接头的相互转动。滚道加工除要求尺寸准确外还要求表面必须光滑，否则将增加运动阻力，使内外接头转动不灵。

图1旋转体内接头

图2旋转体外接头

通常的加工方法是车削加工，滚道用磨成圆弧形样板刀一次车出，并留出磨量，然后用专用磨床加工滚道至要求。对于一般没有滚道专用磨床的机械制造厂若采用滚压工艺加工，同样可以收到异曲同工之效。

加工的方法是先将内外接头车削至尺寸，只滚道用R4.9的弧形样板车刀加工且留有滚压余量0.01mm～0.02mm,表面粗糙度应达到Ra1.6。然后将如张幼昕北京化工学院化机专业毕业，主要从事机械制造与设计工作。图3所示的滚压工具装在刀架上对滚道逐渐进行滚压由于滚压属于光整加工，加工表面尺寸变化较小，即使经多次滚压也难以超过0.05mm,且多次滚压，加工表面金属易出现疲劳，从而影响表面粗糙度，故滚压前被滚压表面应加工至Ra1.6为好，滚压次数，一般不宜超过四次，作为滚动体的滚粒，其表面粗糙度时滚压加工关系极大，一定格外注意。滚粒的表面粗糙度最好达到Ra0.2，在滚压过程中，当发现滚粒表面失去原有光泽，表面发乌变暗时，应及时更换，尤其最后一次滚压，使用新的滚粒对提高滚道的加工质量大有益处。

图3滚道滚压工具

由于用作滚动体的多是轴承滚粒，其表面硬度多在HRC65以上，所以一般说来，材料硬度低于HRC40的工件采用滚压法加工均能获得较好的效果。

结束语

汽车制造机械加工技术的研究应用是我国汽车产业和机床产业共同的历史使命。目前我国机加工新技术的研究应用发展很快，有一批设备厂家生产的装备已接近国际先进水平，还有国内很多机床厂已生产出用于生产的接近国外水平的各种数控机床产品，他们已经掌握了生产线集成技术。我们相信，紧紧抓住汽车产业大发展的战略发展机遇,我国的汽车制造技术必将赶超先进发达国家。

滚压加工技术在汽车零部件生产加工的应用，提高了工件材料的使用性能和加工质量，加工效率也同步提升。在加工过程中要特别注意滚压加工前的准备，滚压参数的选择，滚压头选择及使用，滚压质量控制，但同时还需要加大验证数据的收集和分析，找出不同工件滚压加工的规律，以便推广。

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