板料折彎機油缸的滾壓加工

朱建中

（江蘇亞威機床股份有限公司，江蘇 揚州 225200）

0 引言

板料折彎機油缸是折彎機的主要部件，我公司每年生產數控折彎機1200臺左右，共需大約2400個油缸。油缸加工的質量和效率，直接影響公司主導產品板料折彎機的質量和成本。折彎機油缸因其內孔要求高，給制造帶來一定困難。傳統(tǒng)的加工方法，采用在車床上車內孔再在內圓深孔磨上加工，生產效率低，內圓表面硬度較差。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，在車床精車后直接滾壓（減去磨削工序）。新工藝經過多次試驗，獲得成功，油缸的加工效率和質量都大為提高。在運用加工新工藝過程中，從滾壓原理入手，確定了滾壓工藝參數，進行了滾壓試驗，取得了滿意的效果。

1 油缸滾壓加工原理

滾壓加工是一種無屑冷加工，通過由淬硬鋼或硬質合金制成的專用滾壓工具滾壓頭，借助滾壓工具預調量與工件內孔產生過盈而形成對缸壁的壓力迫使油缸內壁按塑性變形規(guī)律產生塑性變形，將油缸內孔表面的微觀凸起波峰熨平，使其填入凹下的波谷內，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，能在小范圍內校正油缸內孔的形狀尺寸精度，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，同時還可以提高耐磨性和疲勞強度。

2 油缸滾壓工藝參數的選擇

圖1所示為我公司1100kN數控板料折彎機油缸主要尺寸。油缸材質45鋼，熱處理調質T235（220～250HB），油缸外形尺寸 490mm×220mm×220mm，內孔直徑?151H9+0.10，表面粗糙度要求Ra1.6，使用本公司機加工分廠CW6180車床，采用NCM151-5滾壓頭。

圖1 油缸

2.1 滾壓力

滾壓力是滾壓過程中的重要參數，滾壓力的大小直接關系到工件表面的變形程度，影響工件滾壓后的表面粗糙度，同時也影響加工效率。合理確定滾壓力是比較復雜的。影響滾壓力的因素很多，一般來說，加工材料強度、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，滾壓速度與進給量越大，過盈量越大，則滾壓力越大。滾壓力過大，滾壓后的表面粗糙度數值不但不能降低，相反會引起表面疲勞，出現(xiàn)“起皮”現(xiàn)象。根據油缸內孔直徑及滾壓頭NCM151-5（見圖2）的尺寸，按使用說明書中所列的曲線圖計算，滾壓力在92～117kN之間，選定滾壓機床CW6180車床基本合適。

圖2 滾壓頭

2.2 滾壓過盈量

過盈量選擇原則上應盡量使?jié)L壓力變小，保證達到所要求的尺寸精度和表面粗糙度，選取過盈量不僅要考慮通過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。初步確定滾壓過盈量0.01～0.02mm，在油缸滾壓試驗過程中，證明上述過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

滾壓速度對滾壓粗糙度影響不大，而主要影響生產效率。速度的增大受機床系統(tǒng)的限制，速度過快會引起機床振動，使加工表面產生螺旋線。同時還會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。主軸轉速初步確定n=150rpm，確定油缸滾壓速度V=71m/min。

2.4 進給量

進給量是油缸滾壓加工中的重要參數，它直接影響著滾壓后工件的表面粗糙度和加工效率。初步確定進給量為f=1.2mm/r。

2.5 滾壓前的內孔尺寸

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，能達到較好的滾壓效果。

3 工藝試驗

初步確定滾壓參數后，選擇了10只油缸進行工藝試驗，試驗結果見表1。通過檢測，10個油缸全部合格。但是我們發(fā)現(xiàn)，有4個油缸內孔尺寸達到上極限尺寸，2個油缸表面粗糙度Ra1.6。我們決定將滾壓前尺寸調整為同時減小進給量（f=1mm/r），參數調整后我們又選擇10只油缸進行了工藝試驗，結果顯示，內孔尺寸（?151.06～?151.08）、表面粗糙度（Ra0.4～Ra0.8）、表面硬度（260～280HB）各項指標均達到理想效果。同時，我們進行了市場跟蹤，使用滾壓油缸的產品可靠性明顯優(yōu)于原有產品。試驗結束后我們制定了詳細的工藝文件，將所有工藝尺寸及技術參數納入到工藝文件中，以保證油缸的加工質量和生產效率。

表1 油缸工藝試驗記錄表

4 結束語

經過幾年來的生產實踐，已證明這些工藝參數選擇基本合理，保證了圖紙的精度要求，同時采用類比法確定了其他各種小噸位數控折彎機油缸滾壓參數，滾壓工藝得到了推廣使用，每年有十多個品種約1500只油缸采用了滾壓工藝，每只油缸可節(jié)省加工時間約2h，提高了生產率及質量，為公司創(chuàng)造了經濟效益。

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