一、滾壓

1、什么是滾壓

滾壓加工是一種不去除材料的加工，通過一定形式的滾壓工具向工件表面施加一定壓力。在常溫下利用金屬的塑性變形，使工件表面的微觀不平度輾平從而達(dá)到改變表層結(jié)構(gòu)、機(jī)械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時達(dá)到光整加工及強(qiáng)化兩種目的。


我們經(jīng)?？吹戒佋O(shè)道路時，軋路機(jī)將凹凸不平的馬路壓得很平整。滾壓加工原理也是如此，用滾柱滾壓金屬表面，將表面凸起部分碾平,而使凹陷部分隆起，加工成平滑如鏡的表面。被滾壓加工的工件不僅表面粗糙度瞬間就可以達(dá)到Ry0.1-0.8μm，而且加工面硬化后其耐磨性得到提高的同時疲勞強(qiáng)度也增加了0.3等具有切削加工中無法得到的優(yōu)點(diǎn)。

2、滾壓工具

3、滾壓工藝局限性

首先，滾壓需要一定的壓力才能對工件產(chǎn)生加工強(qiáng)化和鏡面加工的功能，這個壓力大約在1000~3000N，對機(jī)床的剛性和精度是有不利影響的；滾壓加工并不適合薄壁件、細(xì)長軸等剛性低的零部件加工；對于材質(zhì)偏軟的工件，滾壓加工也存在不足；滾壓加工中的壓力大小、進(jìn)給量、滾壓速度等參數(shù)都會影響加工效果，掌握不好容易產(chǎn)生廢品；滾壓容易在表面產(chǎn)生冷作硬化層，這個脆硬層會在后期使用過程中產(chǎn)生剝落現(xiàn)象；滾壓加工一般不可重復(fù)加工；

內(nèi)孔滾壓

二、超聲滾壓

1、什么是超聲滾壓

它是在常規(guī)滾壓裝置的基礎(chǔ)上附加了一個振動源, 使被滾壓零件表層材料在受到靜壓力作用的同時, 還受到?jīng)_擊源引起的動壓力作用。振動滾壓使材料的表面變形更容易, 滾壓硬化層更深, 殘余壓應(yīng)力更大, 并能獲得更好的表面質(zhì)量。

在機(jī)床系統(tǒng)的輔助下，可調(diào)節(jié)零件加工時的轉(zhuǎn)速及刀具頭的進(jìn)給速度，通過刀具頭在被加工件材料的表面上加載一定的預(yù)設(shè)靜壓力和超聲沖擊力，借助兩種力結(jié)合后產(chǎn)生的作用力促使零件材料的表面發(fā)生彈塑性形變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對金屬材料表面的機(jī)械納米化加工處理。

通過加工工作頭沿工件表面法線方向施加一定幅度的超聲頻機(jī)械振動，在一定進(jìn)給條件下，工作頭將靜壓力和超聲沖擊振動傳遞到旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零部件表面，產(chǎn)生沖擠作用而使金屬材料產(chǎn)生大幅度彈塑性變形。加工后，工件表面產(chǎn)生一定的彈性恢復(fù)，所產(chǎn)生的塑性流動將工件表面上的“谷”被“峰”填滿，從而大大降低表面粗糙度Ra 至納米水平，并提高其表面的綜合性能指標(biāo)。

與此同時，在超聲波沖擊和靜壓力滾壓聯(lián)合作用下，金屬工件表面所產(chǎn)生劇烈而均勻的塑性變形必然導(dǎo)致工件一定深度表層的原始狀態(tài)晶粒被嚴(yán)重地打碎細(xì)化。往復(fù)加工可以使零件表面均勻受力，同時加大變形量及變形深度，達(dá)到進(jìn)一步細(xì)化和均化晶粒的目的，從而獲得納米結(jié)構(gòu)層。由于工件表面被均勻壓縮，伴隨著產(chǎn)生了殘余壓縮應(yīng)力，這對提高機(jī)械零部件的抗疲憊和磨損性能非常有利。

超聲波滾壓加工是電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)結(jié)合，屬無切削加工光整范疇，是電子技術(shù)與傳統(tǒng)滾壓工藝的結(jié)合。由超聲滾壓刀具和控制柜兩部分組成，也是需要安裝到機(jī)床上使用的。

三、兩者的對比

超聲滾壓由于混合了超聲振動，所以不需要對工件施加很大的工作壓力，對機(jī)床的精度沒有損傷；超聲滾壓的影響層深更甚于傳統(tǒng)滾壓，且材料力學(xué)性能的改善是遞進(jìn)的不會產(chǎn)生表層的起皮剝落鮮現(xiàn)象，可以重復(fù)加工；對一些剛性較差的細(xì)長軸薄壁件較軟的材料也可以采用這種方法實(shí)現(xiàn)鏡面加工和加工強(qiáng)化。