滾壓加工是一種無切屑加工，通過一定形式的滾壓工具向工件表面施加一定壓力。在常溫下利用金屬的塑性變形，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、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時達到光整加工及強化兩種目的。
基本介紹
- 中文名：滾壓加工
- 類別：無切屑加工
- 概念：滾壓工具向工件表面施加一定壓力
- 目的：改變表層結構、機械特性等
滾壓加工原理,加工條件,滾壓注意事項,加工後的好處,改善方面,工件技術要求,套用的不足,
滾壓加工原理
滾壓加工是將高硬度且光滑的滾柱與金屬表面滾壓接觸，使其表面層發生局部微量的塑性變形後得到改善表面粗糙度的塑性加工法的一種。大家經常看到鋪設道路時，軋路機將凹凸不平的馬路壓得很平整。滾壓加工原理也是如此，用滾柱滾壓金屬表面，將表面凸起部分碾平,而使凹陷部分隆起，加工成平滑如鏡的表面。與切削加工不同，是一種塑性加工。 被滾壓加工的工件不僅表面粗糙度瞬間就可以達到Ry0.1-0.8μm，而且加工面硬化後其耐磨性得到提高的同時疲勞強度也增加了30%等具有切削加工中無法得到的優點。 由於可簡單地並且低成本地進行零部件的超精密加工，日益被以汽車產業為首的精密機械，化學，家電等產業廣泛採用，發揮了很大的優勢。
滾壓加工原理圖
滾壓加工原理圖加工條件
加工前表面
由於滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法，所以加工後的表面粗糙度受凸起部分的高度及形狀（即加工前狀態）的影響。
如果加工前表面狀態粗糙（凸起部分高，凹陷部分深），則不能將凸起部分完全添埋凹陷部分，造成加工表面粗糙。
另外，凸起部分的形狀也影響加工後的表面。由車床或鏜床單點切削得到的規則的凹凸形狀，且為容易碾壓的高度時，可得到最理想的表面。一般加工前的表面狀況越好，加工後的表面狀況越好，同時滾壓頭的磨耗也少。如果需要，可增加一道工序。
加工前尺寸
由於滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法，所以加工前後工件的直徑將發生變化（內徑將擴大，外徑將減小）。為了能加工到尺寸公差範圍內，應考慮這個變化量決定前工序的尺寸。直徑的變化量與工件的材質、硬度、滾壓量有關，所以最初進行2～3次試加工後決定其尺寸。
驅動機械
潤滑和清洗
由於滾壓加工是利用滾柱碾壓進行加工，將產生細微粉塵。粉塵不僅影響表面質量，而且加速滾壓頭的損耗，所以有必要大量注入切削液以清除粉塵。滾壓加工時應使用粘度低的切削液。粘度高的切削液雖然潤滑性好，可是清洗性能差，不適於滾壓加工。本公司備有滾壓加工專用的滾壓潤滑油，只要在低粘度切削液中摻入5%的滾壓潤滑油，即可發揮其傑出性能。
加工部分的壁厚
滾壓加工是用滾柱滾壓加工部分的表面，使其緻密化。所以，為了能夠承受加工壓力，待加工部分應有充分的壁厚（內徑的20%）。壁厚太薄或部分薄時，加工後將發生起伏或真圓度下降。
通常按以下方法解決這個問題：①減少滾壓量；②利用夾具支撐外周；③在削薄壁厚以前實施滾壓加工。
轉速和進給量
向右旋轉滾壓頭進行滾壓加工；也可固定滾壓頭，工件旋轉也可得到同樣結果。轉速與進給速度根據加工直徑不同而不同。
無法進行滾壓加工的部分
用滾壓頭對盲孔及台階軸進行滾壓加工時，存在以下無法加工的部分：①滾柱前端圓弧部分；②滾柱前端到支架前端的距離；③支架前端到加工部分端面的縫隙；為了使無法進行滾壓加工的部分最小，在定好工具直徑後，將磨掉滾柱前端的心軸或使頭的突出量與滾柱前端保持同一位置。
滾壓注意事項
滾壓加工能解決某些工藝方法不易實現的關鍵問題。例如對特大形缸體的加工。同時它也適用於特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。
通過不同材質的試驗，我們發現：
（1）滾壓壓力選擇是否正確，對滾壓後表面粗糙度、尺寸、精度都有影響。一般情況下，滾壓力增加，表面粗糙度提高。但是滾壓力增加到一定程度，表面粗糙度不再提高。如繼續增加，滾壓表面開始惡化，甚至出現裂紋。
（2）提高工件表面粗糙度，採用滾壓加工效果最好。在預加工粗糙度達Ra1.6時，只要過盈量合適，粗糙度可達Ra0.2以上。但當預加工粗糙度只有Ra6.4～Ra3.2，加工表面有振動亂刀紋時，那么較深的刀紋不能被滾壓光，這隻有增加過盈量再次滾壓。如果孔的橢圓度和錐度過大，滾壓後上述缺陷仍然存在，同時粗糙度大。因此，預加工表面最好小於Ra3.2，幾何精度在一、二級以上，能獲得小的粗糙度，較理想的精度。
（3）材料軟，塑性大，容易被滾壓光。隨著塑性降低，硬度的提高，永久變形量隨之減少。一般來說鋼和銅的滾壓效果較好，鑄鐵的效果較差。可鍛鐵，球墨鑄鐵比灰口鑄鐵的滾壓效果要好。滾壓鑄鐵件時，當鑄件的材料硬度不均勻時，被滾壓表面的缺陷（氣孔、砂眼等）會馬上顯露出來。因此，當鑄件表面缺隱較多，質量較差時不宜採用滾壓工藝。
（4）滾壓過盈量的大小對表面粗糙度和幾何精度的影響很大。通過試驗得知，最合理的滾壓過盈量為0.027～0.036mm，此時得到的表面粗糙度為最小。最大過盈量受多種因素的影響，因此最佳過盈量的確定要根據具體條件多次試驗來確定。
（5）滾壓速度對表面粗糙度影響很小，所以我們可以提高滾壓的速度來提高生產效率。
（6）滾壓的次數不宜太多。一次滾壓效果最為顯著，可降低粗糙度2～3級。二、三次次之。
（7）進給量的大小應按滾珠的直徑大小而定。進給量越小，表面粗糙度越小。最佳的進給量應通過試驗來確定。
（8）滾壓工具通常有滾珠、圓柱形滾柱、圓錐形滾柱、滾輪等。但用滾珠作為變形構件可降低整個滾壓工具成本。而且滾珠的精度高，硬度高，與工件接觸面小，用較小的滾壓力，較小的過盈量可獲得較高的壓強，較小的粗糙度。而且滾珠的使用壽命長，不易磨損，價格便宜，易更換。
通過一段時間的實踐，初步體會到：
（1）滾壓效果與上道工序密切相關。如車、鏜後，工件表現凹凸程度越大，滾壓力勢必增大，進給量要減小，滾壓效果不佳。若採用尖頭車刀，小進給量的方法進行精加工並對工件採用汽油，煤油清洗，在滾壓過程中用煤油充分的冷卻，可獲得表面粗糙度Ra≤3μm加工表面。
（2）滾子直徑及圓弧半徑與加工表面的關係。
①滾子直徑越大，滾子接觸工件表現積越大，塑性變形不充分。
②當滾子直徑及圓弧半徑過小時，會給加工表現留下壓痕。實踐表明：當滾子直徑：D=11～14mm，R=3～5mm時，滾壓進給量，S=0.035～0.1mm時滾壓效果最好。滾壓前後的尺寸公差按直徑計算可縮小10～15%。
總之，關於滾壓方面的研究我們不能全部照搬，試驗數據有待今後的更進一步的探索。
加工後的好處
金屬工件在表面滾壓加工後，表層得到強化極限強度和屈服點增大，工件的使用性能、抗疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性都有明顯的提高。經過滾壓後，硬度可提高15～30%，而耐磨性提高15%。
壓加工可以使表面粗糙度從Ra6.3提高到Ra2.4～Ra0.2。並且有較高的生產效率，有些工件可在數分或數秒鐘內完成滾。
滾壓刀加工效果
滾壓刀加工效果滾壓加工使用範圍廣，在各大、中及小型工廠均能使用。不論是從加工質量、生產效率，生產成本等方面來看，滾壓加工都是一項比較優越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。
按外力傳遞到滾壓工具的加工方法可分為機械式、滾壓式和彈簧式三類。
按加工性質，可分為光精加工、強化加工兩類。
改善方面
1、滾壓會在工件表面產生硬化層，此層與內部材料有明顯的分層現象，容易造成表層脫落；
2、滾壓工藝很難掌握，處理不當，容易造成廢品
3、剛性力， 1000N-3000N，對工具機傳動機構導軌、損傷很大，嚴重損傷工具機精度和壽命。
4、刀具使用壽命短，易損壞，綜合使用成本高。
5、無法滿足細長桿、薄壁管件等剛性差的零件的加工
超音波金屬表面加工屬於新興工藝，屬於複合能量加工，附加每秒3萬次高頻衝擊，使金屬流變。
與傳統滾壓工藝相比，豪克能工藝如下：
1、在半精車的基礎上一次加工即可達到鏡面效果， Ra0.2以下。
2、對工件作用力小，和正常車削一樣，為彈性力，不到滾壓力的10%，對工具機無不良影響。
3、產生表面強化層，強化層和材料內部是連續過渡，無剝離現象，對零件性能極為有利。
4、可加工細長桿、薄壁件等剛性差的零件
5、因是彈性接觸，操作簡單，能開工具機的操作工就可操作加工，能保證性能達到要求。
工件技術要求
1.加工前外表
由於滾壓加工是套用滾柱碾壓的加工辦法，所以加工後的外表粗糙度受凸起局部的高度及外形(即加工前狀態)的影響。
假如加工前外表狀態粗糙(凸起局部高，凹陷局部深)，則不能將凸起局部完整添埋凹陷局部，形成加工外表粗糙。
另外，凸起局部的外形也影響加工後的外表。由車床或鏜床單點切削得到的規則的凹凸外形，且為容易碾壓的高度時，可得到最理想的外表。普通加工前的外表情況越好，加工後的外表情況越好，同時滾壓頭的磨耗也少。假如需求，可增加一道工序。
2.加工前尺寸
由於滾壓加工是套用滾柱碾壓的加工辦法，所以加工前後工件的直徑將發作變化(內徑將擴展，外徑將減小)。為了能加工到尺寸公差範圍內，應思索這個變化量決議前工序的尺寸。直徑的變化量與工件的材質、硬度、滾壓量有關，所以最初停止2～3次試加工後決議其尺寸。
3.驅動機械
滾壓頭規範型號有莫爾斯錐形裝卡部及平行裝卡部。滾壓加工與切削加工不同，不需大扭矩，小功率工具機也能夠運用，可裝置在鑽床、車床、六角車床、鏜床，鑽孔器等設備上停止加工，勿需特殊設備。
4.光滑和清洗
由於滾壓加工是套用滾柱碾壓停止加工，將產生細微粉塵。粉塵不只影響外表質量，而且加速滾壓頭的損耗，所以有必要大量注入切削液以肅清粉塵。滾壓加工時應運用粘度低的切削液。粘度高的切削液固然光滑性好，可是清洗性能差，不適於滾壓加工。
5.加工局部的壁厚
滾壓加工是用滾柱滾壓加工局部的外表，使其緻密化。所以，為了可以接受加工壓力，待加工局部應有充沛的壁厚(內徑的20%)。壁厚太薄或局部薄時，加工後將發作起伏或真圓度降落。
通常按以下辦法處理這個問題：①減少滾壓量;②套用夾具支撐外周;③在削薄壁厚以前施行滾壓加工。
6.加工局部的硬度
滾壓頭可加工的工件硬度上限值為40HRC，但是也特製加工高硬度工件(硬度上限值為55HRC)用的滾壓頭。滾壓加工高硬度工件時，加工局部由於接受壓力大，工具壽命縮短。所以為得到所需精度的加工面，主要措施是減少滾壓量。
7.轉速和進給量
向右旋轉滾壓頭停止滾壓加工;也可固定滾壓頭，工件旋轉也可得到同樣結果。轉速與進給速度依據加工直徑不同而不同。
8.無法滾壓加工的局部
用滾壓頭對盲孔及台階軸停止滾壓加工時，存在以下無法加工的局部：①滾柱前端圓弧局部;②滾柱前端到支架前端的間隔;③支架前端到加工局部端面的縫隙;為了使無法停止滾壓加工的局部最小，在定好工具直徑後，將磨掉滾柱前端的心軸或使頭的突出量與滾柱前端堅持同一位置.
套用的不足
如下：
1、滾壓會在工件表面產生硬化層，此層與內部材料有明顯的分層現象，容易造成表層脫落。
2、滾壓工藝很難掌握，處理不當，容易造成廢品 。
4、刀具使用壽命短，易損壞，綜合使用成本高。
5、無法滿足細長桿、薄壁管件等剛性差的零件的加工
解決方案：
豪克能金屬表面加工：利用金屬在常溫下冷塑性的特點，運用豪克能對金屬表面進行無研磨機的研磨，使金屬零件表面達到更理想的表面粗糙度要求，也可以形象的說類似熨衣服一樣，將零件表面熨平；同時在零件表面產生理想的壓應力，提高零件表面的顯微硬度，耐磨性及疲勞強度和疲勞壽命。
與傳統滾壓工藝相比，豪克能工藝如下：
1、在半精車的基礎上一次加工即可達到鏡面效果， Ra0.2以下。
2、對工件作用力小，和正常車削一樣，為彈性力，不到滾壓力的10%，對工具機無不良影響。
3、產生表面強化層，強化層和材料內部是連續過渡，無剝離現象，對零件性能極為有利。
4、可加工細長桿、薄壁件等剛性差的零件
5、因是彈性接觸，操作簡單，能開工具機的操作工就可操作加工，能保證性能達到要求。
