滾壓工藝在哥林柱加工中的應用

■ 寧波海天塑機集團有限公司 （浙江 315821） 吳利明 阮 凱

哥林柱是注塑機中非常重要的零件，其作用就是平衡模板滑動、承受鎖模帶來的張力。雖其外形較為簡單，但要求有較高的加工精度和表面質量。注塑機哥林柱斷裂的主要原因有：疲勞破壞、過載拉斷和復合應變所導致的拉斷等。研究表明，提高螺紋部位、退刀槽及卸荷槽部位的表面質量，對提高哥林柱的抗疲勞、抗復合應變能力有著重要的意義，可以大大減少哥林柱的意外斷裂。哥林柱的退刀槽、卸荷槽部位加工要求較高，要求表面粗糙度值Ra＝0.4～0.8μm。

圖1 哥林柱圖樣主要尺寸

1. 加工工藝選擇

圖1所示為哥林柱圖樣主要尺寸。退刀槽、卸荷槽加工工藝為：毛坯粗車后調質，再上CNC車床按NC程序進行半精車、精車至表面粗糙度值Ra＝1.0～1.6μm。因加工部位外形比較特殊，一般普通外圓磨床無法進行磨削。如采用CNC外圓磨勢必增加設備成本，且效率不高；如采用傳統拋光工藝會造成工作環境差、勞動強度高，且效率低。為了滿足圖樣要求，降低加工成本，特設計了專用滾輪滾壓工具，在數控平臺上采用表面冷滾壓加工工藝。

2. 滾輪滾壓工作原理

滾輪滾壓加工是一種無切屑壓力光整加工。通過帶滾輪的滾壓工具向工件表面施加一定壓力，在常溫下使工件表層金屬產生塑性流動，使工件表面的微觀不平度輾平，從而達到改變表層結構、機械特性等目的。因此這種方法可同時達到光整加工及強化兩種目的。

3. 滾壓頭工裝

滾輪滾壓工具也叫滾壓頭。滾壓頭的壓力傳遞方式有：機械式的（剛性的）、液壓的和彈簧的。這里我們設計了結構相對簡單的彈簧的滾壓頭。滾壓頭工裝如圖2所示。

該工具可直接安裝在車床四方刀架（或數控轉塔刀架）上，如圖3所示。裝卸和調節都很方便，也不妨礙刀架上其他刀具的裝夾和使用。

滾輪通過耐磨軸套安裝在軸銷上，軸銷一端螺釘固定。通過調節一端的螺釘，可以調整滾輪側面與滾輪座的間隙，以適應工件斜面、圓弧面的加工。滾輪座與刀體通過聯接體及壓縮彈簧過渡聯接。通過調節預緊螺母來控制彈簧的壓縮量，從而來調整彈簧預壓緊力。

圖2 滾輪滾壓頭示意圖

4. 加工原理

CNC車床三爪自定心卡盤夾緊工件一端，另一端用頂尖頂住，中間外圓（靠近缷荷槽部位）由中心架輔助支撐。開動機床，工件旋轉，先按NC程序粗、精車缷荷槽、退刀槽至表面粗糙度值Ra＝1.0～1.6μm。刀塔更換滾壓刀，通過NC程序來控制滾壓刀與工件之間的滾壓變形量（滾輪壓縮量范圍為0.02～0.10mm），工件旋轉帶動滾輪轉動，滾輪沿精車軌跡進給開始加工。由于滾輪滾壓進給軌跡與精車軌跡由相同NC程序控制，并且滾壓過程與零件精加工在CNC機床上一次裝夾完成，理論上消除了工件重復定位誤差，保證了曲線輪廓一致性。

圖3 滾壓頭安裝圖

圖4 滾壓頭改進前后對比

5. 斜面及圓弧面滾壓問題及解決

原標準滾壓頭加工數10件哥林柱后，哥林柱斜面、圓弧面被滾壓部位出現明顯滾壓痕跡（類似振紋），影響表面粗糙度及外觀。經觀察分析，出現滾壓痕跡系滾輪軸向間隙增大引起。滾輪滾壓斜面和R部位時，由于滾輪與工件接觸點的變化，徑向滾壓力分解成的軸向分力和徑向分力也在發生變化。由于交變軸向力的存在，直接影響并導致滾輪的軸向間隙增大。為此滾壓刀做如下改進：①滾輪軸向間隙由固定式改為間隙調整式。②加粗刀體，提高強度，以適應斜面、圓弧面加工。

通過結構改進，滾壓頭適應了斜面、圓弧部位的加工，通過觀察零件的表面質量情況，定期調整刀具軸向間隙，完全能滿足零件大批量生產要求。

滾壓頭改進前后對比如圖4所示。

6. 結語

通過對哥林柱退刀槽、卸荷槽部位的滾壓試驗，達到了預期的效果。通過合理設計滾輪結構，解決了滾輪滾壓在斜面、圓弧部位加工中出現的問題，實現了批量生產，在公司內部產生了良好的反應。

參考文獻：

[1] 趙如福. 金屬機械加工工藝人員手冊[M]. 上海：上海科學技術出版社，2006.