滚压工艺在哥林柱加工中的应用

■ 宁波海天塑机集团有限公司 （浙江 315821） 吴利明 阮 凯

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。

图1 哥林柱图样主要尺寸

1. 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。

2. 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。

3. 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。滚压头工装如图2所示。

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。

图2 滚轮滚压头示意图

4. 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0.02～0.10mm），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。

图3 滚压头安装图

图4 滚压头改进前后对比

5. 斜面及圆弧面滚压问题及解决

原标准滚压头加工数10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。

滚压头改进前后对比如图4所示。

6. 结语

通过对哥林柱退刀槽、卸荷槽部位的滚压试验，达到了预期的效果。通过合理设计滚轮结构，解决了滚轮滚压在斜面、圆弧部位加工中出现的问题，实现了批量生产，在公司内部产生了良好的反应。

参考文献：

[1] 赵如福. 金属机械加工工艺人员手册[M]. 上海：上海科学技术出版社，2006.