滚压工艺在哥林柱加工中的应用
时间: 2019-01-15 07:34:02来源: 无锡市机械有限公司

哥林柱是注塑机中非常重要的零件,其作用就是平衡模板滑动、承受锁模带来的张力。虽其外形较为简单,但要求有较高的加工精度和表面质量。注塑机哥林柱断裂的主要原因有:疲劳破坏、过载拉断和复合应变所导致的拉断等。

研究表明,提高螺纹部位、退刀槽及卸荷槽部位的表面质量,对提高哥林柱的抗疲劳、抗复合应变能力有着重要的意义,可以大大减少哥林柱的意外断裂。哥林柱的退刀槽、卸荷槽部位加工要求较高,要求表面粗糙度值Ra=0.4~0.8μm。

一、加工工艺选择

图1所示为哥林柱图样主要尺寸。退刀槽、卸荷槽加工工艺为:毛坯粗车后调质,再上CNC车床按NC程序进行半精车、精车至表面粗糙度值Ra=1.0~1.6μm。

因加工部位外形比较特殊,一般普通外圆磨床无法进行磨削。如采用CNC外圆磨势必增加设备成本,且效率不高;如采用传统抛光工艺会造成工作环境差、劳动强度高,且效率低。为了满足图样要求,降低加工成本,特设计了专用滚轮滚压工具,在数控平台上采用表面冷滚压加工工艺。

图1 哥林柱图样主要尺寸

二、滚轮滚压工作原理

滚轮滚压加工是一种无切屑压力光整加工。通过带滚轮的滚压工具向工件表面施加一定压力,在常温下使工件表层金属产生塑性流动,使工件表面的微观不平度辗平,从而达到改变表层结构、机械特性等目的。因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的。

三、滚压头工装

滚轮滚压工具也叫滚压头。滚压头的压力传递方式有:机械式的(刚性的)、液压的和弹簧的。这里我们设计了结构相对简单的弹簧的滚压头。

1.滚轮  2.轴套  3.轴销  4.滚轮座  5.联接体  6.刀体  7.压缩弹簧  8.弹簧座  9.轴承  10.预紧螺母  11.过渡块

该工具可直接安装在车床四方刀架(或数控转塔刀架)上,如图3所示。装卸和调节都很方便,也不妨碍刀架上其他刀具的装夹和使用。

滚轮通过耐磨轴套安装在轴销上,轴销一端螺钉固定。通过调节一端的螺钉,可以调整滚轮侧面与滚轮座的间隙,以适应工件斜面、圆弧面的加工。滚轮座与刀体通过联接体及压缩弹簧过渡联接。通过调节预紧螺母来控制弹簧的压缩量,从而来调整弹簧预压紧力。

四、加工原理

CNC车床三爪自定心卡盘夹紧工件一端,另一端用顶尖顶住,中间外圆(靠近缷荷槽部位)由中心架辅助支撑。开动机床,工件旋转,先按NC程序粗、精车缷荷槽、退刀槽至表面粗糙度值Ra=1.0~1.6μm。

刀塔更换滚压刀,通过NC程序来控制滚压刀与工件之间的滚压变形量(滚轮压缩量范围为0.02~0.1mm),工件旋转带动滚轮转动,滚轮沿精车轨迹进给开始加工。

由于滚轮滚压进给轨迹与精车轨迹由相同NC程序控制,并且滚压过程与零件精加工在CNC机床上一次装夹完成,理论上消除了工件重复定位误差,保证了曲线轮廓一致性。

五、斜面及圆弧面滚压问题及解决

原标准滚压头加工数十件哥林柱后,哥林柱斜面、圆弧面被滚压部位出现明显滚压痕迹(类似振纹),影响表面粗糙度及外观。

经观察分析,出现滚压痕迹系滚轮轴向间隙增大引起。滚轮滚压斜面和R部位时,由于滚轮与工件接触点的变化,径向滚压力分解成的轴向分力和径向分力也在发生变化。由于交变轴向力的存在,直接影响并导致滚轮的轴向间隙增大。

为此滚压刀做如下改进:

①滚轮轴向间隙由固定式改为间隙调整式。

②加粗刀体,提高强度,以适应斜面、圆弧面加工。

通过结构改进,滚压头适应了斜面、圆弧部位的加工,通过观察零件的表面质量情况,定期调整刀具轴向间隙,完全能满足零件大批量生产要求。