滚压加工工艺

滚压加工

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。

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。

加工条件

1.加工前表面

由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工后的表面粗糙度受凸起部分的高度

及形状（即加工前状态）的影响。如果加工前表面状态粗糙（凸起部分高，凹陷部分深），则不能将凸起部分完全添埋凹

陷部分，造成加工表面粗糙。

另外，凸起部分的形状也影响加工后的表面。由车床或镗床单点切削得到的规则的凹凸

形状，且为容易碾压的高度时，可得到最理想的表面。一般加工前的表面状况越好，加工后

的表面状况越好，同时滚压头的磨耗也少。如果需要，可增加一道工序。

2.加工前尺寸

由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工前后工件的直径将发生变化（内径

将扩大，外径将减小）。为了能加工到尺寸公差范围内，应考虑这个变化量决定前工序的尺

寸。直径的变化量与工件的材质、硬度、滚压量有关，所以最初进行2～3次试加工后决定

其尺寸。3.驱动机械

滚压头标准型号有莫尔斯锥形装卡部及平行装卡部。滚压加工与切削加工不同，不需大

扭矩，小功率机床也可以使用，可安装在钻床、车床、六角车床、镗床，钻孔器等设备上进

行加工，勿需特殊设备。

4.润滑和清洗

由于滚压加工是利用滚柱碾压进行加工，将产生细微粉尘。粉尘不仅影响表面质量，而

且加速滚压头的损耗，所以有必要大量注入切削液以清除粉尘。滚压加工时应使用粘度低的

一、螺纹滚压及平面搓丝板的应用

螺纹滚压是一种冷锻压工艺，靠材料的塑性移动成形螺纹和其他形状。

平面搓丝板是用在往復式螺纹滚压机上，这类螺纹滚压机有很多型号，每种型号有一定的直径范围和长度范围。机上有两块搓丝板，一个是固定的，另一个是活动的，两模具滚压表面是互相对面定位的。在机器的行程中，螺纹和其他形状一次被滚压在坯件上。

滚压螺纹有很多优点：螺纹质量精确可靠、无碎屑、节约原材料、降低生产成本、生产效率高。

可进行滚压的材料有：钢(包括不锈钢和工具钢)、铝、铜、铍、钛、金、银以及尼龙和塑料等。

平面搓丝板除用于滚压螺纹外，也可用于非螺纹的滚压加工，如抛光、滚花、压渍、成槽等；还可以滚压多台阶螺纹、滚压螺纹和倒角端、滚压螺纹和排屑槽、可同时滚压左旋螺纹和右旋螺纹、同时滚压机螺纹、钻尖螺纹和滚花、可同时滚压两种形式的环形槽和端部倒角以及同时滚压锥形环状槽，倒角及菱形滚花等。(见图1)

二、滚压成型工艺

滚压螺纹已有一百多年的历史，而滚压成型大约从二十世纪六十年代在欧洲开始的。由于滚压成型工型有生产效率高、节约材料、增加产品强度等优点，不仅螺纹紧固件行业应用，汽车、自行车等工业部门也采用滚压成型工艺加工形状复杂的零件。随着技术的进步和生产的发展，滚压成型工艺越来越受到人们的关注。

1、滚压成型的特点

滚压成型工艺主要是靠材料的塑性移动滚压加工成各种形状复杂的轴杆、阀门芯和特殊紧固件等产品。滚压变形是线接触，连续逐步地进行，所需变形力较小，一个行程可生产一个或几个工件。滚压成型工艺和切削、磨削工艺相比，它不仅生产效率高、节约材料，而且产品强度高、质量稳定(见图2)。这种工艺特别适于加工的特长短难于切削的工件，尤其对年产上百万件大批量的产品，采用滚压成型工艺最为有利，经济效益也最为可观。

2、滚压成型的材料及设备

滚压工艺是一种冷锻工艺，可进行滚压成型的材料很多，其中低碳钢是滚压成型普通采用的材料，有色金属更适合于滚压成型。

滚压加工

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，利用滚压工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。

滚压前注意事项

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。

通过不同材质的试验，我们发现：

（1）滚压压力选择是否正确，对滚压后表面粗糙度、尺寸、精度都有影响。一般情况下，滚压力增加

，表面粗糙度提高。但是滚压力增加到一定程度，表面粗糙度不再提高。如继续增加，滚压表 面开始恶 化，甚至出现裂纹。

（2）提高工件表面粗糙度，采用滚压加工效果最好。在预加工粗糙度达Ra1.6时，只要过盈量合适， 粗糙度可达Ra0.2以上。但当预加工粗糙度只有Ra6.4～Ra3.2，加工表面有振动乱刀纹时，那么较深的刀纹不能被滚压光，这只有增加过盈量再次滚压。如果孔的椭圆度和锥度过大，滚压后上述缺陷仍然存在，

同时粗糙度大。因此，预加工表面最好小于Ra3.2，几何精度在一、二级以上，

能获得小的粗糙度，较理想的精度。

（3）材料软，塑性大，容易被滚压光。随着塑性降低，硬度的提高，永久变形量随之减少。一般来说钢和铜的滚压效果较好，铸铁的效果较差。可锻铁，球墨铸铁比灰口铸铁的滚压效果要好。滚压铸铁件时，当铸件的材料硬度不均匀时，被滚压表面的缺陷（气孔、砂眼等）会马上显露出来。

因此，当铸件表面缺隐较多，质量较差时不宜采用滚压工艺。

（4）滚压过盈量的大小对表面粗糙度和几何精度的影响很大。通过试验得知，最合理的滚压过盈量为0.027～0.036mm，此时得到的表面粗糙度为最小。最大过盈量受多种因素的影响，因此最佳过盈量的确定要根据具体条件多次试验来确定。

1 滚压工艺简介

冷弯成形(Cold Roll Forming)是一种节材、节能、•高效的金属成形新工艺、新技术。冷弯成形是通过顺序配置的多道次成形轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面的型材。在辊式冷弯成型过程中只有弯曲变形。除坯料弯曲角局部有轻微减薄外，变形材料的厚度在成型过程中保持不变。这种加工方法特别适合于外形纵长、批量较大的高精度产品的加工。

钢门窗料型采用辊式连续冷弯成型工艺，成型时前一卷带材的尾部与后一卷带材的头部经对齐对焊，使坯料带材连续不断地进入成型机进行成型。这种成型工艺高效、高产、通用。这种成型工艺的主要优点是:

(1)带卷成本低、切损少，因而降低了材料总成本。

(2)可以加工形状复杂的型材。

(3)型材的头尾部扭曲及张开度减小。

(4)由于操作几乎是连续的，因而生产率得到提高。

冷弯成形的产品用于建筑、汽车制造、矿山机械制造、农业及轻工机械制造、造船及交通运输、石油化工电力工业、仪器仪表、集装箱、纺织机械、高速公路、金属货架、民用电器及日常用品制造等各个领域，在经济发展中起着很重要的作用。

尽管采用冷弯成形工艺已达到很大的生产量，但它仍被普遍认为是一种“未掌握的艺术”(Blank

Art)，还未上升为科学。主要原因是冷弯成形作为一种金属成形加工新技术，本身具有的特点和规律尚未被人们完全掌握和认识。

彩板门窗型材的成型绝大多数采用辊式冷弯成型。这是因为这种工艺的生产效率高（成型速度10-30m/min）、成型精度高（尺寸控制精度0.2-0.5mm）、大批量生产的成本低（成型加工费1000元/t左右）。 2

图5-1 塞柯（SERCONSULT）公司的彩色门窗型材轧机

我国自1986年从意大利塞柯（SERCONSULT）公司引进彩色门窗生产线，目前已有70多条门窗型材生产线，生产能力达到15万吨足以满足门窗行业的需要。

目前国内钢门窗型材生产厂家所采用的成型机，基本上和塞柯公司的类似。这种成型机一般由24-32道水平辊机架和矫直辊机架组成。按型材成型要求配置不同辅助变形辊和立辊。水平辊是传动机架，承担变形的主要任务。辅助辊是被动的，设立于两架水平辊间或成组设立，主要作用是对平辊无法压实的盲角部分变形、并减少水平辊的道次。立辊设置在水平辊孔型的同一平面内，用于最后几道的边部成型。对于咬口的封闭街面，还要设置芯子、拉杆、咬口压痕等部件。