螺紋滾絲機加工技術的開發與應用

王學源

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島266111）

為了提升螺紋滾絲機螺絲零件的性能和精度，在電機定轉子鐵心狀態時一般使用非標超長螺絲進行組裝，用于換向器、華環組裝、直流電機組裝等等。這些螺紋零件與普通螺栓相比，具有高強度、材質好、機械性能大等特點在進行螺紋滾絲機工藝使用過程中，不斷探索新方法、新工藝的應用，以促進螺紋滾絲機能夠適應產品多樣性需求。

1 螺紋滾絲機床加工方法

螺紋滾絲機加工采用一次性滾壓成形的方法，操作簡便、安全可靠。螺紋標準設置下，能夠按照提設計要求進行鋼筋直徑的調定，并且使得螺紋長度能夠符合機床加工制作方法的需要，采用一次性滾扎成型的螺紋滾絲機加工方法加工，規格鋼筋，采取螺紋長度自動倒車返黎，宮建和自動停車的運行模式，使用冷卻液裝置，操作性能可靠，提升工作效率，依次啟動開關，就能連續加工大量的絲。螺紋滾絲機一般用于進行帶肋鋼輥扎之螺紋絲頭的制作，可加工直徑16～40 毫米的帶肋鋼筋，其結構主要包括機架、前導軌、滑板擺線、滾扎頭、自動開合機構、冷卻系統，控制系統等，其主要參數為以鋼筋直螺紋粉絲機為例，可以一次性完成從玻璃到滾扎螺紋的加工過程，其獨具的刀具能夠自動開合，加工反扣、螺紋結構緊湊，也可加工正扣螺紋機械強度高，加工后的螺紋尺寸精度高，牙形飽滿[1]。

在加工前做好準備，應按要求做好接地線和電源線的接通。電源一般為三相380V、50Hz 的交流電源，帶有帶漏電保護功能的自動開關，保護人身安全。螺紋滾絲機冷卻箱內的冷卻液，進行空車試轉，接通電源之后，保證冷卻水泵能夠正常運行。連續操作按鈕已檢查電氣控制系統是否正常。對螺紋滾絲機進行加工前的調整，調換與加工執行相適應的滾絲輪。根據加工鋼筋的直徑保證電源接地，設備上的連接件固定，運動靈活，冷卻箱內的冷卻液充足，其工作原理，包括進行鋼筋的加減，利用正反螺絲杠旋轉帶動加緊錢進行鋼筋夾緊，采用滑動自定心式的加工方式，進行螺紋頭的加工，以50 轉每分鐘的轉速完成螺絲加工。滾頭轉動并作軸向運動。操作員進行手柄的操作，齒條帶動減速機及玻璃滾石頭沿滑杠運動完成。螺紋滾絲機對螺紋等進行安裝組成一次成型后，采用開啟主動電機進行進退刀的操控，轉動電機帶動減速操作員扳動手柄給出。螺紋加工中，出動開關觸板沿反轉方向退回，達到起始位置自動停機。

2 滾絲機加工出現故障及原因

2.1 長螺紋滾壓故障容易出現與普通螺絲有差異的故障。例如在進行安裝過程中，發現長螺紋最長可達560 毫米，滾壓后出現了螺紋亂扣的情況。在滾絲過程中，由于重心靠近滾絲、機托板位置，與滾絲輪軸線平行的滾絲機托板定位出現了問題，導致滾絲中長螺桿滾壓，出現了離心。較遠的情況，盡管采用了手動輔助糾正的方式，依然不能保證正常的螺紋水平。這是由于人工制成不穩定導致的零件不符合設計標準。旋轉過程中，滾絲輪軸線不平行和軸線偏移等問題出現，達不到設計要求[2]。

2.2 短螺紋滾壓故障是在人工車輪轉動時，由于零件在輥壓過程中受到人為的外力，導致了距離。斯倫端面距離不足5毫米的地方，深入到較小零件。滾絲輪中間靠近螺紋的地方，操作人員如果不及時松開手指的話，還會將手指擠傷。

2.3 高強度螺紋滾壓會出現端面崩損和中部奔馳的問題。經過高強度熱處理之后，可靠性設計下，也會出現與滾壓工件、斷面、倒角，出現加工差異的問題。例如軸向分力出現彎曲，牙形根部產生脆性斷裂，彎曲產生剪切力大于材料強度極限，導致奔馳鍛煉、擴展等問題。究其以上原因，與羅斯羅山本身的結構有一定關系，產生剪切率大于滾絲，材料強度限制，金屬流動性螺栓方頭之間存在半徑圓弧，深入的牙形的問題，最先進入滾絲的牙形，兩側，受力不均勻，導致了外向力大于內向力，使得斷面出現崩損。

3 螺紋滾絲機加工采取的解決措施

3.1 針對長螺紋滾絲故障的解決措施，對水平位置進行左右調整，通過底板和側板固定的方式，將側板螺釘進行固定。在滾絲機前臺擋板上做焊接，也可以在拖架桶使用螺釘固定的方式進行調節，實現支撐高度的上下調節，通過彈簧的拉伸和壓縮，一手握住手柄，達到支撐所盡的目的，一手將托架底板固定在拖架桶上，將代加工的工件與軸承進行轉回恢復變形力軸承。操作者起到縮緊的作用。手扶螺桿代替軸承，操作完成后，取下加工工件，將新的待加工工件進行裝加[3]。

3.2 對短螺紋進行滾壓事故的發生要注意小螺釘，小段伸出的位置，一手握住套筒裝加上弓箭之后松開手柄，通過活塞和手柄進行彈簧壓縮力的鎖緊。達到夾緊目的。緊握套筒對小路燈進行滾絲。從小螺紋頂緊的位置，取下再安裝新的工件。

3.3 針對高強度螺栓滾壓出現的事故，要延長滾絲輪的使用壽命，也又要使毛坯管斷面不會出現崩潰。要滿足零件端面、倒角尺寸的要求，優化工藝路線，將螺紋滾絲調整的熱處理前進行，在螺紋收尾處增加退刀槽，加大滾絲輪到腳長度，也可保證也可以減少毛坯圓弧半徑，通過熱處理工序進行工藝控制，改善滾壓工藝狀況，使得軌壓達到合適尺寸，符合產品質量標準[4]。

4 螺紋滾絲機剛度特性分析和實驗驗證型分析

采用剛度特性分析和實驗模型驗證的方法，對軸向負載螺紋、接觸角和滾柱數量等進行規律的試驗。得出的結論是在相同負載條件下，接觸角度和滾柱數量以及周線高度增加，也會相應增快，適宜在傳統結構的各部件之間進行空間曲面的多點接觸，傳遞作用力的測試。對非線性剛度進行實驗，建立準確的剛度模型，進行建模，采用動力學分析的方式，對承載能力、摩擦機理、效率計算等進行數據的獲取。首先建立運動模型，圍繞螺絲軸線公轉，并沿軸向進行直線運動的螺母，在螺絲轉動角度和軸向位移之間的關系上進行論證，建立剛度模型，經簡化的模型顯示出承受負載、高壓鋼度、接觸鋼度等柱體剛度[5]。

圓柱體高度對整個高度模型影響不大，將高度表達為一個線性的剛度，主體高度用公式表明，其接觸主曲率半徑對于接觸剛度影響較大，需要建立螺紋接觸面的數學模型，通過微分幾何曲面的形式得到接觸表面的主曲率半徑，對整體軸向建立剛度模型，主要包含螺紋接觸部分軸向剛度和無螺紋接觸部分的軸向剛度。無負載滾柱絲杠軸向剛度，變形協調方程轉換。通過特性仿真的形式，對影響杠軸剛度的參數予以獲取。對存在偏心量的滾柱，按照圓形分布螺紋周圍的設置得到理想狀態，偏心量的存在對螺紋的尺寸會產生影響[6]。經過實驗表明，當接觸位置偏向于外部時，兩輪的間隙為正，加載裝置對螺紋會產生壓力變形的影響。從結果看滾軸數量在負載較大的時候，對剛度的影響比較大。通過向絲杠軸向剛度實驗和軸向鋼的模型結果對比考慮，無論我們接觸部分螺紋剛度帶來的影響，在負載增加的情況下，當荷載達到一定程度時，軸向剛度趨于一個最大值，使得工藝運行能夠在合理設計下產生最好的加工效果。

4 結論

螺紋滾絲機加壓時需要緩慢向上，工作時油壓保持穩定，防止受到外界環境影響，機床運行時震動小，不會使滾絲處于沖擊工作狀態。靠近六方端面的位置進行加大滾四輪倒角長度的操作，有效減少斷面崩損故障發生。結束已通過對滾絲機在使用過程中典型工件加工過程的分析，從工藝、流程、工藝、產品結構等方面，提出相應的改進措施，能夠進一步的提升滾絲機功能，使得其加工范圍更加廣泛。