螺纹滚丝机加工技术的开发与应用

王学源

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛266111）

为了提升螺纹滚丝机螺丝零件的性能和精度，在电机定转子铁心状态时一般使用非标超长螺丝进行组装，用于换向器、华环组装、直流电机组装等等。这些螺纹零件与普通螺栓相比，具有高强度、材质好、机械性能大等特点在进行螺纹滚丝机工艺使用过程中，不断探索新方法、新工艺的应用，以促进螺纹滚丝机能够适应产品多样性需求。

1 螺纹滚丝机床加工方法

螺纹滚丝机加工采用一次性滚压成形的方法，操作简便、安全可靠。螺纹标准设置下，能够按照提设计要求进行钢筋直径的调定，并且使得螺纹长度能够符合机床加工制作方法的需要，采用一次性滚扎成型的螺纹滚丝机加工方法加工，规格钢筋，采取螺纹长度自动倒车返黎，宫建和自动停车的运行模式，使用冷却液装置，操作性能可靠，提升工作效率，依次启动开关，就能连续加工大量的丝。螺纹滚丝机一般用于进行带肋钢辊扎之螺纹丝头的制作，可加工直径16～40 毫米的带肋钢筋，其结构主要包括机架、前导轨、滑板摆线、滚扎头、自动开合机构、冷却系统，控制系统等，其主要参数为以钢筋直螺纹粉丝机为例，可以一次性完成从玻璃到滚扎螺纹的加工过程，其独具的刀具能够自动开合，加工反扣、螺纹结构紧凑，也可加工正扣螺纹机械强度高，加工后的螺纹尺寸精度高，牙形饱满[1]。

在加工前做好准备，应按要求做好接地线和电源线的接通。电源一般为三相380V、50Hz 的交流电源，带有带漏电保护功能的自动开关，保护人身安全。螺纹滚丝机冷却箱内的冷却液，进行空车试转，接通电源之后，保证冷却水泵能够正常运行。连续操作按钮已检查电气控制系统是否正常。对螺纹滚丝机进行加工前的调整，调换与加工执行相适应的滚丝轮。根据加工钢筋的直径保证电源接地，设备上的连接件固定，运动灵活，冷却箱内的冷却液充足，其工作原理，包括进行钢筋的加减，利用正反螺丝杠旋转带动加紧钱进行钢筋夹紧，采用滑动自定心式的加工方式，进行螺纹头的加工，以50 转每分钟的转速完成螺丝加工。滚头转动并作轴向运动。操作员进行手柄的操作，齿条带动减速机及玻璃滚石头沿滑杠运动完成。螺纹滚丝机对螺纹等进行安装组成一次成型后，采用开启主动电机进行进退刀的操控，转动电机带动减速操作员扳动手柄给出。螺纹加工中，出动开关触板沿反转方向退回，达到起始位置自动停机。

2 滚丝机加工出现故障及原因

2.1 长螺纹滚压故障容易出现与普通螺丝有差异的故障。例如在进行安装过程中，发现长螺纹最长可达560 毫米，滚压后出现了螺纹乱扣的情况。在滚丝过程中，由于重心靠近滚丝、机托板位置，与滚丝轮轴线平行的滚丝机托板定位出现了问题，导致滚丝中长螺杆滚压，出现了离心。较远的情况，尽管采用了手动辅助纠正的方式，依然不能保证正常的螺纹水平。这是由于人工制成不稳定导致的零件不符合设计标准。旋转过程中，滚丝轮轴线不平行和轴线偏移等问题出现，达不到设计要求[2]。

2.2 短螺纹滚压故障是在人工车轮转动时，由于零件在辊压过程中受到人为的外力，导致了距离。斯伦端面距离不足5毫米的地方，深入到较小零件。滚丝轮中间靠近螺纹的地方，操作人员如果不及时松开手指的话，还会将手指挤伤。

2.3 高强度螺纹滚压会出现端面崩损和中部奔驰的问题。经过高强度热处理之后，可靠性设计下，也会出现与滚压工件、断面、倒角，出现加工差异的问题。例如轴向分力出现弯曲，牙形根部产生脆性断裂，弯曲产生剪切力大于材料强度极限，导致奔驰锻炼、扩展等问题。究其以上原因，与罗斯罗山本身的结构有一定关系，产生剪切率大于滚丝，材料强度限制，金属流动性螺栓方头之间存在半径圆弧，深入的牙形的问题，最先进入滚丝的牙形，两侧，受力不均匀，导致了外向力大于内向力，使得断面出现崩损。

3 螺纹滚丝机加工采取的解决措施

3.1 针对长螺纹滚丝故障的解决措施，对水平位置进行左右调整，通过底板和侧板固定的方式，将侧板螺钉进行固定。在滚丝机前台挡板上做焊接，也可以在拖架桶使用螺钉固定的方式进行调节，实现支撑高度的上下调节，通过弹簧的拉伸和压缩，一手握住手柄，达到支撑所尽的目的，一手将托架底板固定在拖架桶上，将代加工的工件与轴承进行转回恢复变形力轴承。操作者起到缩紧的作用。手扶螺杆代替轴承，操作完成后，取下加工工件，将新的待加工工件进行装加[3]。

3.2 对短螺纹进行滚压事故的发生要注意小螺钉，小段伸出的位置，一手握住套筒装加上弓箭之后松开手柄，通过活塞和手柄进行弹簧压缩力的锁紧。达到夹紧目的。紧握套筒对小路灯进行滚丝。从小螺纹顶紧的位置，取下再安装新的工件。

3.3 针对高强度螺栓滚压出现的事故，要延长滚丝轮的使用寿命，也又要使毛坯管断面不会出现崩溃。要满足零件端面、倒角尺寸的要求，优化工艺路线，将螺纹滚丝调整的热处理前进行，在螺纹收尾处增加退刀槽，加大滚丝轮到脚长度，也可保证也可以减少毛坯圆弧半径，通过热处理工序进行工艺控制，改善滚压工艺状况，使得轨压达到合适尺寸，符合产品质量标准[4]。

4 螺纹滚丝机刚度特性分析和实验验证型分析

采用刚度特性分析和实验模型验证的方法，对轴向负载螺纹、接触角和滚柱数量等进行规律的试验。得出的结论是在相同负载条件下，接触角度和滚柱数量以及周线高度增加，也会相应增快，适宜在传统结构的各部件之间进行空间曲面的多点接触，传递作用力的测试。对非线性刚度进行实验，建立准确的刚度模型，进行建模，采用动力学分析的方式，对承载能力、摩擦机理、效率计算等进行数据的获取。首先建立运动模型，围绕螺丝轴线公转，并沿轴向进行直线运动的螺母，在螺丝转动角度和轴向位移之间的关系上进行论证，建立刚度模型，经简化的模型显示出承受负载、高压钢度、接触钢度等柱体刚度[5]。

圆柱体高度对整个高度模型影响不大，将高度表达为一个线性的刚度，主体高度用公式表明，其接触主曲率半径对于接触刚度影响较大，需要建立螺纹接触面的数学模型，通过微分几何曲面的形式得到接触表面的主曲率半径，对整体轴向建立刚度模型，主要包含螺纹接触部分轴向刚度和无螺纹接触部分的轴向刚度。无负载滚柱丝杠轴向刚度，变形协调方程转换。通过特性仿真的形式，对影响杠轴刚度的参数予以获取。对存在偏心量的滚柱，按照圆形分布螺纹周围的设置得到理想状态，偏心量的存在对螺纹的尺寸会产生影响[6]。经过实验表明，当接触位置偏向于外部时，两轮的间隙为正，加载装置对螺纹会产生压力变形的影响。从结果看滚轴数量在负载较大的时候，对刚度的影响比较大。通过向丝杠轴向刚度实验和轴向钢的模型结果对比考虑，无论我们接触部分螺纹刚度带来的影响，在负载增加的情况下，当荷载达到一定程度时，轴向刚度趋于一个最大值，使得工艺运行能够在合理设计下产生最好的加工效果。

4 结论

螺纹滚丝机加压时需要缓慢向上，工作时油压保持稳定，防止受到外界环境影响，机床运行时震动小，不会使滚丝处于冲击工作状态。靠近六方端面的位置进行加大滚四轮倒角长度的操作，有效减少断面崩损故障发生。结束已通过对滚丝机在使用过程中典型工件加工过程的分析，从工艺、流程、工艺、产品结构等方面，提出相应的改进措施，能够进一步的提升滚丝机功能，使得其加工范围更加广泛。