滚压加工在数控车床上的应用

卢良旺

摘要数控车床常用于轴类零件的车削加工，特别是加工轮廓复杂的零件更适合选择数控车床。本文通过滚压刀具在数控车床上对特形灯罩进行滚压加工。此类加工方法在数控加工中比较少见，它替代了模具冲压的加工方式，从而达到降低模具开发成本，提高生产效率的目的。

关键词数控车床；滚压刀具；滚压；反光灯罩

广东省机械高级技工学校的校企合作车间接到了如图1所示的反光灯罩的加工，此类产品在批量生产中通常采用冲压工艺。由于是试样，为了提高效率通過在数控车床上的滚压加工，达到了产品所需的效果。

该反光灯罩壁厚为1mm，而且表面要求无裂痕，如果通过冲压成型需要制作一套专业模具，不但提高了生产成本，同时也耽误时间；数控车削加工也容易产生变形。经过多次试验，我们设计了一把专用滚压刀具，并对工件进行特殊装夹（图2）在数控车床上进行滚压加工。从而不仅达到了产品的设计要求，也减少生产时间，降低了生产成本。

1工艺分析

1.1模芯的材料

由于板材本身的钢性和硬度不高，塑性较高，不需要对表面处理做特殊要求，因此对模具材料的强度及刚性要求相对较低，最终从经济性及使用寿命两方面进行考虑，通过分析和查表选择牌号为Cr12的冷作模具钢当作模芯材料。

1.2刀具与工件装夹

由于灯罩材料选用#1070铝合金薄板，在使用中需要起到聚光和反光作用，因此对产品内壁的粗糙度要求比较高，同时产品厚度较薄，如果是普通滚刀滚压的话很容易把产品压裂。我们经过反复试验，并寻找相应的加工方案，最终设计了一把形状如图2所示的滚刀。滚刀体材料选择高速钢（w18cr4v），这种钢材具有良好的塑性、韧性、强度和硬度，能承受震动和冲击负荷，根据经验滚刀体的直径约为产品最大外径值的1/2～3/5，这里取1/2，通过计算得出旋轮工作直径为30mm。

产品在滚压过程中，采用三爪卡盘1外加活动顶尖5进行安装，首先用采用三爪卡盘夹住粗加工过的模芯2，以模芯左端的台阶定位装夹，安装后进行精加工使其达到标准尺寸；毛坯3安装在模芯的右端面处，为了便于拆装模芯的右端设计有一个外圆直径为19mm的台阶，装夹的时候为了能使毛坯与模芯同时旋转，我们在顶尖处加多一截外圆直径为40mm，内孔直径为20mm的尼龙套类零件，最后再用活动顶尖5顶住，这样能保证装夹牢固可靠，拆装便捷。同时设计了一把专用滚压刀具安装在刀架上面，具体的装夹方式如图2所示。

为了保证产品的合格率，刀具的安装角度非常重要。分别设置为：1）引导角y，它主要对毛坯起预压的作用，防止在挤压过程中使材料表面出现隆起或堆积的现象，普通滚压中，一般取3°～9°之间，通过实际加工刀具引导角y为4°；2）成型角，它的大小直接影响着滚压时轴向力与径向力之间的分配，成型角过小会使径向分力变大，轴向分力变小，材料表面出现隆起的情况就会变小，所以一般取值为15°～45°之间，实际取值为22°；3）退出角B，退出角对于零件的影响较小，主要是滚压后退刀的时候不能碰到零件。但是也不能选择过大的退出角度，角度过大会影响到圆角半径处的强度，造成圆角处的强度降低，导致圆角断裂。实际取值约为60°。

2灯罩类产品的滚压

加工时参数的选择：转速及进给速度也对零件的加工起着至关重要的作用，根据经验铝合金件的旋压加工转速控制在500r/min～800r/min，转速快旋轮接触毛坯时容易产生较大的冲击力将毛坯打坏，太慢则会使零件表面压痕间距过大，影响粗糙度，因此选择转速为600r/min；旋压进给速度的选择根据滚压刀具圆弧处的半径和产品最小处的半径来确定，因为产品最小处的变形量最大，所以根据计算得出进给速度约为107mm/min；滚压的次数约为20次，最后两次作为根据以上要求最终完成该零件的滚压加工。

3加工出现的主要问题及分析

1）滚刀刀柄安装不正确，导致产品开裂，加工时滚刀如果不能合理的与铝板接触，导致滚刀不能与铝板同时旋转，滚刀直接将铝板挤裂。因此必须多次对滚刀安装的角度进行调整，并进行多次试车，使滚刀体与铝板同时旋转，让加工达到可行状态。2）滚刀处的圆弧半径不合理，导致产品开裂，滚刀与铝板第一时间接触时会产生较大的应力，如果应力过于集中，很容易使铝板出现开裂的状态，导致铝板报废。因此滚刀两边的圆角显得非常重要，经过反复测验，我们得出把圆角半径设为1.9mm，能使产品加工达到所需要的要求。

4结论

根据加工和生产得出，使用数控车床的滚压加工，其加工工艺设计及加工方法是合理的，加工效率也得到了提高。无论在成本上还是在加工效率上，都比制作冲压模具所需的时间或成本要少，这样可以降低中小型企业在前期成本投入上的风险，减少由于生产周期长而导致的资金周转难的问题，并且可以简单、高效的通过更换不同的模芯，快速调整加工零件的类型使企业的产品生产短时多样化，满足多种客户的不同需求，降低设备的购入成本，提高企业的综合竞争力。