滚压技术

滚压技术( Trundle processing）滚压技术的实施主体是滚压刀，不同的加工表面及要求要用不同的滚压刀，是一种无切屑加工，在常温下利用金属的塑性变形，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、形状和尺寸的目的。

因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的，是磨削无法做到的。

无论用何种加工方法加工，在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕，出现交错起伏的峰谷现象，这为滚压技术的实施提供了先决条件。

滚压技术加工原理：它是一种压力光整加工，是利用金属在常温状态的冷塑性特点，利用滚压刀具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，而达到工件表面粗糙值降低。

由于被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余应力层，硬度和强度提高，从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。

滚压是一种无切削的塑性加工方法。

滚压技术加工技术安全、方便，能精确控制精度，几大优点：滚压原理1、提高表面粗糙度，粗糙度基本能达到Ra≤0.08uｍ左右。

2、修正圆度，椭圆度可≤0.01ｍｍ。

3、提高表面硬度，使受力变形消除，硬度提高HV≥40°4、加工后有残余应力层,提高疲劳强度提高30%。

5、提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件的加工费用反而降低。

应用优势高效——几秒就可将表面加工至需要的表面精度，效率是磨削的5-20倍、车削的10-50倍以上。

优质——一次进给实现Ra0.05-0.1um的镜面精度；并使表面得到挤压硬化，耐磨性、疲劳强度提高；消除了表面受力塑性变形，尺寸精度能相对长期保持稳定。

经济——无需大型设备的资金、占地、耗电、废渣处理等投入；无需专业的技工投入。

方便——可装夹在任何旋转与进给设备上，无需专业培训就可加工出镜面精度。

环保——没有切屑（保护环境）、低能耗。

安全——无切削滚压刀具没有刀刃。

滚压加工后的好处镜博士外径滚压后效果对比金属工件在表面滚压加工后，表层得到强化极限强度和屈服点增大，工件的使用性能、抗疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性都有明显的提高。

更多技术可咨询：宁波高新区镜博士科技有限公司周刚。

经过滚压后，硬度可提高15～30%，而耐磨性提高15%。

镜博士外径滚压效果滚压加工可以使表面粗糙度从Ra6.3提高到Ra2.4～Ra0.2。

并且有较高的生产效率，有些工件可在数分或数秒钟内完成。

滚压加工能解决目前某些工艺方法不易实现的关键问题。

例如对特大形缸体的加工。

同时它也适用于特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。

镜博士滚压刀加工缸体对比滚压加工使用范围广，在各大、中及小型工厂均能使用。

不论是从加工质量、生产效率，生产成本等方面来看，滚压加工都是一项比较优越的加工方法。

在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。

目前，按外力传递到滚压工具的加工方法可分为机械式、滚压式和弹簧式三类。

按加工性质，可分为光精加工、强化加工两类。

我们经常看到铺设道路时，轧路机将凹凸不平的马路压得很平整。

滚压工具的加工原理也是如此，用滚柱滚压金属表面，将表面凸起部分碾平,而使凹陷部分隆起，加工成平滑如镜的表面。

与切削加工不同，是一种塑性加工。

被滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间就可以达到Ry0.1-0.8μm，而且加工面硬化后其耐磨性得到提高的同时疲劳强度也增加了30%等具有切削加工中无法得到的优点。

由于可简单地并且低成本地进行零部件的超精密加工，日益被以汽车产业为首的精密机械，化学，家电等产业广泛采用，发挥了很大的优势。

滚压加工是将高硬度且光滑的滚柱与金属表面滚压接触，使其表面层发生局部微量的塑性变形后得到改善表面粗糙度的塑性加工法的一种。

短时间内改善表面粗糙度的同时表面被加工硬化，并且由于产生压缩残留应力可得到具有耐久性的表面。

图1. 滚柱滚压的原理图1 为滚压加工原理的模拟图。

在滚压区域(A)滚柱与切削加工面接触后渐渐加压，在塑性变形区域(B)接触压力超过材料的屈服点，产生局部塑性变形。

在滚柱下端最大负重作用后，在平滑区域(C)开始弹性恢复，滚柱渐渐离开加工表面。

在实际的滚压加工中由多支滚柱连续并反复进行上述动作，将表面加工成平滑如镜。

冲击滚压技术的研究与开发来源：国际模具网浏览次数：429 发布日期：2008-6-19引言金属材料的破坏往往从表面开始。

目前，许多发达国家都在大力研究和应用各种提高零件表面性能的新技术、新工艺。

表面强化作为表面工程学的一项重要技术，对于改善材料的表面性能，提高零件表面的耐磨性，抗疲劳性，延长其使用寿命等具有重要意义。

在表面强化技术中，作为机械方式的强化方法，现在主要采用滚压和喷丸两种方式。

但是，上述滚压或喷丸方法的应用在技术上也受到一定的限制。

如滚压技术一般只适用于回转体类零件。

而且由于加压为静载荷形式，为达到一定量的滚压变形所需的压力较大。

而喷丸技术通常用于表面质量要求不太高的零件。

在分析研究现有技术以及零件表面强化要求的基础上，我们研究开发了一种新的称之为‘冲击滚压’的表面强化技术并进行了工艺性试验。

试验结果表明：采用该项技术能明显改善零件的表面性能。

零件表面的硬度得到提高，表面的粗糙度也明显下降。

与一般滚压方法相比较，由于该项技术中在滚压的同时还引入了冲击源，能对零件的表面产生动压作用。

对比试验结果显示，采用冲击滚压方法能使零件表面容易获得较大的塑性变形。

在满足一定的变形量的要求下，冲击滚压方法比一般滚压方法所需施加的压力小得多。

另外，该项技术还能对一些不便采用一般滚压方法的零件形面进行强化处理。

冲击滚压技术的研究开发为零件表面强化技术探索了一条新的途径。

1 冲击滚压工作原理大量的实验数据和工业应用表明，对金属零件表层材料的局部加压使其表层产生塑性变形，能改善表层晶粒组织，产生冷作硬化现象，使表层材料存在残余压应力等作用。

这对于提高零件的耐磨性以及抗疲劳强度等具有明显效果。

目前常用的滚压和喷丸两种表面强化方法正是应用了这一原理。

我们研究开发的冲击滚压技术是在一般的滚压方法基础上增加了一个冲击源，使被强化的零件表层材料不仅受到静压力的作用还同时受到冲击源引起的动压力的作用。

这使得材料表面的变形更加容易，零件表面强化更容易实现。

以我们研制的高强度螺栓圆角冲击滚压装置为例。

如附图所示，冲击滚压装置主要由主轴，压头，夹具，传感器及控制系统等组成。

启动冲击滚压装置后，一方面通过钢球对工件表面施加静压力，同时由冲击源引起钢球对工件表面施加一个较高频率的动压力。

在上述动压和静压力的复合作用下完成对零件的表面强化——冲击滚压。

图示的冲击滚压装置仅比一般的滚压装置增加了一个冲击部分。

若取消这一冲击源，该装置就变成了一套常用的普通的滚压装置。

正是有了这一冲击源的存在使冲击滚压方法在零件的表面强化方面体现出诸多特点。

2 冲击滚压技术特点根据我们进行的各种工艺试验表明，冲击滚压技术主要具有以下特点：2.1 冲击滚压所需压力较小试验结果表明：为了使零件表面产生一定的塑性变形量，冲击滚压时比一般滚压所需施加的压力小得多。

例如，对材料为中硬度的碳钢和较高硬度的高温合金的高强度螺栓圆角进行的冲击滚压和一般滚压对比试验表明，当圆角部位的变形量相同时，冲击滚压时所需的压力仅为一般滚压时的10%—17%。

这显然是由于冲击载荷使材料表面易于变形所致。

由于所需的压力较小，使这种技术可以在较小的设备上进行。

另一方面，也使一些受设备限制而不便处理的较大零件的表面强化处理获得一种新的途径。

2.2 易于使材料表面产生较大的塑性变形对比试验表明：冲击滚压比一般滚压更容易使零件表面产生较大的塑性变形。

对于某些滚压前表面加工质量不高的零件，必需在滚压时产生较大地变形量才能满足表面质量的要求。

对于这类情况，采用一般滚压方法往往由于表面被反复碾压形成加工硬化层，即使采用很大的压力有时也无法消除上道工序在表面留下的加工痕迹。

对于某些硬度较高的零件，这种问题尤为突出。

试验结果表明，采用冲击滚压方法，即便是对于硬度较高的零件也能使材料表面产生较大的塑性变形，消除表面缺陷。

我们对材料硬度达到HRC48—52的高温合金，圆角尺寸为R=1.6mm，圆角滚压前工序为车削的高强度螺栓圆角进行了对比试验；当圆角车削的质量较好时，采用一般滚压方法就可以获得满意的滚压效果。

但是在圆角部位有意加工出较明显的刀痕时，由于采用一般滚压方法很难使材料产生较大的塑性变形，即使施加了比正常情况下高出几倍的压力，达3000N甚至更高，也未能消除车削留下的刀痕。

而采用冲击滚压只施加了350N的压力就使圆角部位产生了足够大的塑性变形，完全削除了车削留下的刀痕，获得了满意的表面质量。

冲击滚压易于使零件表面产生较大的塑性变形，这就可以使滚压前的表面质量要求降低，减小了加工难度。

2.3 冲击滚压后零件的表面质量较好为提高零件疲劳强度等目的的表面强化工艺，通常对表面质量要求都比较高。

试验结果表明，冲击滚压后零件的表面质量良好，表面粗糙度较小。

表面质量不低于一般滚压的效果，其表面粗糙度Ra值小于0.2μm。

能满足一般零件的要求。

2.4 冲击滚压适用于处理多种零件形面现在常用的一般滚压方法通常只适用于滚压回转体类零件。

我们用冲击滚压方法对平面和曲面进行了试验，这种方法同样有效。

由于冲击滚压同时具有滚压和喷丸方法的技术特点，只要正确处理好冲击滚压工具，控制好工件与工具之间的相对运动以及冲击力，滚压力等工艺参数，就能对平面和曲面等进行处理。

试验结果表明，零件的表面粗糙度，硬度都得到一定程度的改善。

这对某些不便采用一般滚压方法的零件形面提供了一种有效的表面强化方法，并能获得较好的表面质量。

2.5 冲击滚压技术简单易行根据上述分析可见，冲击滚压技术并不复杂。

冲击滚压装置也仅比一般的滚压装置增加了一个用于引起冲击载荷的冲击源。

属于一项简单易行且效果良好的表面强化技术。

3 应用前景分析零件表面强化作为新兴的表面工程学中一项重要技术，通过表面质量的改善，仅花费很少的费用，就能大幅度地，甚至成倍地提高零件的工作寿命，节约资源，提高生产率。

因此越来越受到制造业的普遍重视。

冲击滚压作为一种新开发的技术对于表面强化中提高零件表面质量，减小滚压过程的压力，能使材料表面产生较大的变形，能适应各种不同零件形面的强化以及技术和装备上简单易行等方面已经显示出许多优点，具有良好的应用前景。

一方面，冲击滚压可以作为解决一般滚压方法中许多技术难点的重要手段。

利用冲击滚压具有的易于使零件表面产生较大的变形，所需施加的压力小，适用于较高硬度的材料等特点，与已比较成熟的滚压技术的结合可以解决许多已往不好处理的技术难题，扩展滚压技术的应用范围。

以我们为多家飞机制造企业研制的高强度螺栓圆角冷滚压圆角设备为例。