工程機械油缸內(nèi)孔加工滾壓頭設計

李穎　劉濱

【摘 要】針對工程液壓油缸缸筒內(nèi)孔加工的生產(chǎn)需要，設計并制做了一種多錐柱可調(diào)式滾壓頭。介紹了該滾壓頭的主要結(jié)構(gòu)及特點，以及滾壓加工過盈量等工藝參數(shù)的選用。

【關(guān)鍵詞】滾壓加工；滾壓頭結(jié)構(gòu)設計；工藝參數(shù)

0 引言

滾壓加工是一種無切削精加工工藝，具有光整及強化加工表面，增強表面的耐磨性，提高表面抗腐蝕能力， 并能延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生等優(yōu)點。在工程液壓缸缸筒的內(nèi)孔加工中，采用滾壓加工工藝，比珩磨加工工藝生產(chǎn)效率提高3～5倍，且具有生產(chǎn)成本低的特點。

本文設計并制作了一種多錐柱可調(diào)式滾壓頭，用于加工內(nèi)孔直徑Φ63～Φ125的缸筒內(nèi)孔加工。

1 滾壓頭結(jié)構(gòu)及特點

滾壓頭結(jié)構(gòu)如圖1所示。該滾壓頭是一種多錐柱可調(diào)式結(jié)構(gòu)。圖1中隔套1中均勻分布著6個錐滾柱2，滾壓時滾柱2在摩擦阻力的作用下，繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，器滾壓徑向力均勻支撐到錐套4上，其軸向力通過固定支承套3傳遞到軸承11上，最終由滾壓頭尾部的固定支承釘承擔。其接觸點是圓弧形，滾壓頭則處于浮動狀態(tài)，這樣有利于提高滾壓質(zhì)量。

圖1 滾壓頭

1.隔套；2.錐滾柱；3.支承套；4.錐套；5.外套；6.調(diào)節(jié)套；7.芯軸；8.支承釘；9.圓柱銷；10.13.圓螺母；11.軸承J；12.支承釘

滾壓過盈量的調(diào)整可以松開圓螺母10，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)套6，使錐滾柱軸向后移，這樣就可以方便地調(diào)整過盈量，外套5與文承套3采用螺紋連接，其作用是控制錐滾柱向前端的竄動量，同時還 可以防止碎屬進入軸承11影響滾壓頭的旋轉(zhuǎn)精度。

本文設計的滾壓頭，其圓錐滾柱2的錐角大于錐套4的斜角，這樣使得滾壓時圓錐滾柱2與缸筒內(nèi)孔壁有一個30度的夾角，其接觸痕跡逐漸向后減窄，因此可以避免或減弱滾壓進給時留下的痕跡，有利于獲得較小的表面粗糙度。另外這種結(jié)構(gòu)使得滾壓時滾柱軸線與缸筒軸線沿旋轉(zhuǎn)速度方向有一個偏轉(zhuǎn)角，使得滾壓頭有一個“自行”進給趨勢，從而可以減小滾柱在缸壁表面的滑移和摩擦力，降低了滾壓扭矩和軸向力，提高滾壓元件的耐用度。滾柱和錐套的材料選擇GCr15軸承鋼，熱處理硬度HRC63～65，工作表面粗糙度Ra0.1～0.05um.

該滾壓頭的裝夾結(jié)構(gòu)也具有特點。滾壓頭的裝夾方式見圖2，圓柱銷承受扭矩，軸向力全部支承在支承釘上，支承釘材料T8，熱處理硬度HRC55～60， 聯(lián)接套采用雙頭矩形螺紋與鏜桿聯(lián)接。

另由圖2可知，該滾壓頭結(jié)構(gòu)簡單，裝夾方便。當滾壓完畢，旋轉(zhuǎn)滾壓頭芯軸就可脫離鏜桿。

圖2 滾壓頭裝夾示意圖

1.滾壓頭芯軸；2.圓柱銷；3.A； B型固定支承釘；4.連接套；5.鏜桿

2 滾壓加工工藝參數(shù)

工藝參數(shù)的選擇

2.1 過盈量

過盈量的大小決定著滾壓力的大小，液滾壓力隨著過盈量的增加而增大，選取過盈量不僅要考慮通過塑性變形把原始表團微觀不平度熨平，而且要考慮缸徑尺寸的變化。當以降低粗糙度為目的時，則過盈量可以選用較小值，不要超過把原始表面粗糙度的烽溝壓實熨平所需要的值，控制了過盈量的值，也即控制了滾壓力的大小。以加工Φ125缸筒為例，過盈量取0.15～0.18為宜。

2.2 滾壓速度

滾壓速度對滾壓效果有一定影響，但主要是影響到生產(chǎn)效率。增大滾壓速度可以提高生產(chǎn)效率。但是選取滾壓速度應考慮機床的剛性與振動情況，以及滾壓元件的磨損和摩擦熱。過大的滾壓速度會加劇缸筒的彎曲，機床振動加劇，滾壓元件的耐用度降低。實際應用的經(jīng)驗表明，滾壓速度選取范圍在1～1.5m/s.

2.3 滾壓進給量

滾壓加工時進給量的大小直接影響缸筒的表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于圖2結(jié)構(gòu)存在著偏轉(zhuǎn)角，為了不使?jié)L柱滑向另一端，又能保持一定的滾壓力，進給量至少比自進給量大10，由于錐滾柱其接觸面積較大，因此可以取較大的進給量，以提高生產(chǎn)效率。但當原始 表面質(zhì)量差時，則應采用較小的進給量8=1.5～2.5mm/r。

3 結(jié)論

1）加工45鋼缸筒最終采用錐滾拄滾壓工具為宜。

2）滾壓前缸筒浮鏜尺寸加工至基本尺寸，表團粗糙度為Ra6.3～3.2μm較為經(jīng)濟合理。

3）滾壓過盈量推薦取0.15～0.18mm為宜u

4）加工Φ63H8長缸筒推薦滾壓工藝參數(shù)： V=1.5～2m；進給量S=1.5～2.5mm。

本文設計的滾壓頭結(jié)構(gòu)具有裝夾速度快，使用方便，受力狀況好的特點，經(jīng)長時間使用效果較好。

【參考文獻】

[1]金屬機械加工工藝人員手冊[M].上海科學技術(shù)出版社，1982，9.

[2]王志彥，等.直孔和錐孔滾壓頭的設計與應用[J].工具技術(shù)，2011，45：61-63.

[3]張立成.圓錐型滾壓工具研制及應用[J].科技信息.2007（31）：114.

[4]何家秉.雙圓弧滾柱內(nèi)孔滾壓頭[J].機械工程師，1990（5）：22-23.

[責任編輯：楊玉潔]