板料折彎?rùn)C(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?rùn)C(jī)油缸是折彎?rùn)C(jī)的主要部件，我公司每年生產(chǎn)數(shù)控折彎?rùn)C(jī)1200臺(tái)左右，共需大約2400個(gè)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?rùn)C(jī)的質(zhì)量和成本。折彎?rùn)C(jī)油缸因其內(nèi)孔要求高，給制造帶來(lái)一定困難。傳統(tǒng)的加工方法，采用在車(chē)床上車(chē)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(chē)床精車(chē)后直接滾壓（減去磨削工序）。新工藝經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，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(guò)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(yàn)，取得了滿(mǎn)意的效果。

1 油缸滾壓加工原理

滾壓加工是一種無(wú)屑冷加工，通過(guò)由淬硬鋼或硬質(zhì)合金制成的專(zhuān)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(guò)盈而形成對(duì)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(shí)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?rùn)C(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(chē)床，采用NCM151-5滾壓頭。

圖1 油缸

2.1 滾壓力

滾壓力是滾壓過(guò)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(shí)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(lái)說(shuō)，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(guò)盈量越大，則滾壓力越大。滾壓力過(guò)大，滾壓后的表面粗糙度數(shù)值不但不能降低，相反會(huì)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(jiàn)圖2）的尺寸，按使用說(shuō)明書(shū)中所列的曲線(xiàn)圖計(jì)算，滾壓力在92～117kN之間，選定滾壓機(jī)床CW6180車(chē)床基本合適。

圖2 滾壓頭

2.2 滾壓過(guò)盈量

過(guò)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(guò)盈量不僅要考慮通過(guò)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(guò)盈量0.01～0.02mm，在油缸滾壓試驗(yàn)過(guò)程中，證明上述過(guò)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(duì)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(guò)快會(huì)引起機(jī)床振動(dòng)，使加工表面產(chǎn)生螺旋線(xiàn)。同時(shí)還會(huì)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(yàn)

初步確定滾壓參數(shù)后，選擇了10只油缸進(jìn)行工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。通過(guò)檢測(cè)，10個(gè)油缸全部合格。但是我們發(fā)現(xiàn)，有4個(gè)油缸內(nèi)孔尺寸達(dá)到上極限尺寸，2個(gè)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(shí)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(yàn)，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(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到理想效果。同時(shí)，我們進(jìn)行了市場(chǎng)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(yàn)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(yàn)記錄表

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)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(shí)采用類(lèi)比法確定了其他各種小噸位數(shù)控折彎?rùn)C(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(gè)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(shí)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。

[1]李 謹(jǐn)，周勤祖.鏜削-滾壓用切削油的研制及在油缸中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程，2011，（2）.

[2]李振光，汪立新，等.泵壓電液混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在板料折彎?rùn)C(jī)上的應(yīng)用研發(fā)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48（1）.

[3]徐世韜，李 炫，等.采用浮鏜與滾壓相結(jié)合的工藝加工油缸內(nèi)孔[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2013，（4）.

[4]張世良，楊晉平.殼體缸筒存在半孔的滾壓加工工藝研究[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2010，（6）.

[5]毛志強(qiáng)，劉 沖.折彎?rùn)C(jī)隨動(dòng)托料原理分析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2012，（2）.

[6]曾新亮，李永芳，等.鏜滾復(fù)合加工技術(shù)在油缸加工中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造，2011，（11）.

[7]趙 婧，夏 偉，等.滾壓表面強(qiáng)化機(jī)理的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].工具技術(shù)，2010，（11）.

[8]王圣蓮，韓春耕，等.大型油壓機(jī)柱塞缸工藝設(shè)計(jì).鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48（4）.