工程機械油缸內孔加工滾壓頭設計

李穎　劉濱

【摘 要】針對工程液壓油缸缸筒內孔加工的生產需要，設計并制做了一種多錐柱可調式滾壓頭。介紹了該滾壓頭的主要結構及特點，以及滾壓加工過盈量等工藝參數的選用。

【關鍵詞】滾壓加工；滾壓頭結構設計；工藝參數

0 引言

滾壓加工是一種無切削精加工工藝，具有光整及強化加工表面，增強表面的耐磨性，提高表面抗腐蝕能力， 并能延緩疲勞裂紋的產生等優點。在工程液壓缸缸筒的內孔加工中，采用滾壓加工工藝，比珩磨加工工藝生產效率提高3～5倍，且具有生產成本低的特點。

本文設計并制作了一種多錐柱可調式滾壓頭，用于加工內孔直徑Φ63～Φ125的缸筒內孔加工。

1 滾壓頭結構及特點

滾壓頭結構如圖1所示。該滾壓頭是一種多錐柱可調式結構。圖1中隔套1中均勻分布著6個錐滾柱2，滾壓時滾柱2在摩擦阻力的作用下，繞自身軸線旋轉，器滾壓徑向力均勻支撐到錐套4上，其軸向力通過固定支承套3傳遞到軸承11上，最終由滾壓頭尾部的固定支承釘承擔。其接觸點是圓弧形，滾壓頭則處于浮動狀態，這樣有利于提高滾壓質量。

圖1 滾壓頭

1.隔套；2.錐滾柱；3.支承套；4.錐套；5.外套；6.調節套；7.芯軸；8.支承釘；9.圓柱銷；10.13.圓螺母；11.軸承J；12.支承釘

滾壓過盈量的調整可以松開圓螺母10，旋轉調節套6，使錐滾柱軸向后移，這樣就可以方便地調整過盈量，外套5與文承套3采用螺紋連接，其作用是控制錐滾柱向前端的竄動量，同時還 可以防止碎屬進入軸承11影響滾壓頭的旋轉精度。

本文設計的滾壓頭，其圓錐滾柱2的錐角大于錐套4的斜角，這樣使得滾壓時圓錐滾柱2與缸筒內孔壁有一個30度的夾角，其接觸痕跡逐漸向后減窄，因此可以避免或減弱滾壓進給時留下的痕跡，有利于獲得較小的表面粗糙度。另外這種結構使得滾壓時滾柱軸線與缸筒軸線沿旋轉速度方向有一個偏轉角，使得滾壓頭有一個“自行”進給趨勢，從而可以減小滾柱在缸壁表面的滑移和摩擦力，降低了滾壓扭矩和軸向力，提高滾壓元件的耐用度。滾柱和錐套的材料選擇GCr15軸承鋼，熱處理硬度HRC63～65，工作表面粗糙度Ra0.1～0.05um.

該滾壓頭的裝夾結構也具有特點。滾壓頭的裝夾方式見圖2，圓柱銷承受扭矩，軸向力全部支承在支承釘上，支承釘材料T8，熱處理硬度HRC55～60， 聯接套采用雙頭矩形螺紋與鏜桿聯接。

另由圖2可知，該滾壓頭結構簡單，裝夾方便。當滾壓完畢，旋轉滾壓頭芯軸就可脫離鏜桿。

圖2 滾壓頭裝夾示意圖

1.滾壓頭芯軸；2.圓柱銷；3.A； B型固定支承釘；4.連接套；5.鏜桿

2 滾壓加工工藝參數

工藝參數的選擇

2.1 過盈量

過盈量的大小決定著滾壓力的大小，液滾壓力隨著過盈量的增加而增大，選取過盈量不僅要考慮通過塑性變形把原始表團微觀不平度熨平，而且要考慮缸徑尺寸的變化。當以降低粗糙度為目的時，則過盈量可以選用較小值，不要超過把原始表面粗糙度的烽溝壓實熨平所需要的值，控制了過盈量的值，也即控制了滾壓力的大小。以加工Φ125缸筒為例，過盈量取0.15～0.18為宜。

2.2 滾壓速度

滾壓速度對滾壓效果有一定影響，但主要是影響到生產效率。增大滾壓速度可以提高生產效率。但是選取滾壓速度應考慮機床的剛性與振動情況，以及滾壓元件的磨損和摩擦熱。過大的滾壓速度會加劇缸筒的彎曲，機床振動加劇，滾壓元件的耐用度降低。實際應用的經驗表明，滾壓速度選取范圍在1～1.5m/s.

2.3 滾壓進給量

滾壓加工時進給量的大小直接影響缸筒的表面質量和生產效率。由于圖2結構存在著偏轉角，為了不使滾柱滑向另一端，又能保持一定的滾壓力，進給量至少比自進給量大10，由于錐滾柱其接觸面積較大，因此可以取較大的進給量，以提高生產效率。但當原始 表面質量差時，則應采用較小的進給量8=1.5～2.5mm/r。

3 結論

1）加工45鋼缸筒最終采用錐滾拄滾壓工具為宜。

2）滾壓前缸筒浮鏜尺寸加工至基本尺寸，表團粗糙度為Ra6.3～3.2μm較為經濟合理。

3）滾壓過盈量推薦取0.15～0.18mm為宜u

4）加工Φ63H8長缸筒推薦滾壓工藝參數： V=1.5～2m；進給量S=1.5～2.5mm。

本文設計的滾壓頭結構具有裝夾速度快，使用方便，受力狀況好的特點，經長時間使用效果較好。

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[責任編輯：楊玉潔]