盧良旺

摘要數(shù)控車床常用于軸類零件的車削加工，特別是加工輪廓復(fù)雜的零件更適合選擇數(shù)控車床。本文通過滾壓刀具在數(shù)控車床上對特形燈罩進行滾壓加工。此類加工方法在數(shù)控加工中比較少見，它替代了模具沖壓的加工方式，從而達到降低模具開發(fā)成本，提高生產(chǎn)效率的目的。

關(guān)鍵詞數(shù)控車床；滾壓刀具；滾壓；反光燈罩

廣東省機械高級技工學(xué)校的校企合作車間接到了如圖1所示的反光燈罩的加工，此類產(chǎn)品在批量生產(chǎn)中通常采用沖壓工藝。由于是試樣，為了提高效率通過在數(shù)控車床上的滾壓加工，達到了產(chǎn)品所需的效果。

該反光燈罩壁厚為1mm，而且表面要求無裂痕，如果通過沖壓成型需要制作一套專業(yè)模具，不但提高了生產(chǎn)成本，同時也耽誤時間；數(shù)控車削加工也容易產(chǎn)生變形。經(jīng)過多次試驗，我們設(shè)計了一把專用滾壓刀具，并對工件進行特殊裝夾（圖2）在數(shù)控車床上進行滾壓加工。從而不僅達到了產(chǎn)品的設(shè)計要求，也減少生產(chǎn)時間，降低了生產(chǎn)成本。

1工藝分析

1.1模芯的材料

由于板材本身的鋼性和硬度不高，塑性較高，不需要對表面處理做特殊要求，因此對模具材料的強度及剛性要求相對較低，最終從經(jīng)濟性及使用壽命兩方面進行考慮，通過分析和查表選擇牌號為Cr12的冷作模具鋼當作模芯材料。

1.2刀具與工件裝夾

由于燈罩材料選用#1070鋁合金薄板，在使用中需要起到聚光和反光作用，因此對產(chǎn)品內(nèi)壁的粗糙度要求比較高，同時產(chǎn)品厚度較薄，如果是普通滾刀滾壓的話很容易把產(chǎn)品壓裂。我們經(jīng)過反復(fù)試驗，并尋找相應(yīng)的加工方案，最終設(shè)計了一把形狀如圖2所示的滾刀。滾刀體材料選擇高速鋼（w18cr4v），這種鋼材具有良好的塑性、韌性、強度和硬度，能承受震動和沖擊負荷，根據(jù)經(jīng)驗滾刀體的直徑約為產(chǎn)品最大外徑值的1/2～3/5，這里取1/2，通過計算得出旋輪工作直徑為30mm。

產(chǎn)品在滾壓過程中，采用三爪卡盤1外加活動頂尖5進行安裝，首先用采用三爪卡盤夾住粗加工過的模芯2，以模芯左端的臺階定位裝夾，安裝后進行精加工使其達到標準尺寸；毛坯3安裝在模芯的右端面處，為了便于拆裝模芯的右端設(shè)計有一個外圓直徑為19mm的臺階，裝夾的時候為了能使毛坯與模芯同時旋轉(zhuǎn)，我們在頂尖處加多一截外圓直徑為40mm，內(nèi)孔直徑為20mm的尼龍?zhí)最惲慵詈笤儆没顒禹敿?頂住，這樣能保證裝夾牢固可靠，拆裝便捷。同時設(shè)計了一把專用滾壓刀具安裝在刀架上面，具體的裝夾方式如圖2所示。

為了保證產(chǎn)品的合格率，刀具的安裝角度非常重要。分別設(shè)置為：1）引導(dǎo)角y，它主要對毛坯起預(yù)壓的作用，防止在擠壓過程中使材料表面出現(xiàn)隆起或堆積的現(xiàn)象，普通滾壓中，一般取3°～9°之間，通過實際加工刀具引導(dǎo)角y為4°；2）成型角，它的大小直接影響著滾壓時軸向力與徑向力之間的分配，成型角過小會使徑向分力變大，軸向分力變小，材料表面出現(xiàn)隆起的情況就會變小，所以一般取值為15°～45°之間，實際取值為22°；3）退出角B，退出角對于零件的影響較小，主要是滾壓后退刀的時候不能碰到零件。但是也不能選擇過大的退出角度，角度過大會影響到圓角半徑處的強度，造成圓角處的強度降低，導(dǎo)致圓角斷裂。實際取值約為60°。

2燈罩類產(chǎn)品的滾壓

加工時參數(shù)的選擇：轉(zhuǎn)速及進給速度也對零件的加工起著至關(guān)重要的作用，根據(jù)經(jīng)驗鋁合金件的旋壓加工轉(zhuǎn)速控制在500r/min～800r/min，轉(zhuǎn)速快旋輪接觸毛坯時容易產(chǎn)生較大的沖擊力將毛坯打壞，太慢則會使零件表面壓痕間距過大，影響粗糙度，因此選擇轉(zhuǎn)速為600r/min；旋壓進給速度的選擇根據(jù)滾壓刀具圓弧處的半徑和產(chǎn)品最小處的半徑來確定，因為產(chǎn)品最小處的變形量最大，所以根據(jù)計算得出進給速度約為107mm/min；滾壓的次數(shù)約為20次，最后兩次作為根據(jù)以上要求最終完成該零件的滾壓加工。

3加工出現(xiàn)的主要問題及分析

1）滾刀刀柄安裝不正確，導(dǎo)致產(chǎn)品開裂，加工時滾刀如果不能合理的與鋁板接觸，導(dǎo)致滾刀不能與鋁板同時旋轉(zhuǎn)，滾刀直接將鋁板擠裂。因此必須多次對滾刀安裝的角度進行調(diào)整，并進行多次試車，使?jié)L刀體與鋁板同時旋轉(zhuǎn)，讓加工達到可行狀態(tài)。2）滾刀處的圓弧半徑不合理，導(dǎo)致產(chǎn)品開裂，滾刀與鋁板第一時間接觸時會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，如果應(yīng)力過于集中，很容易使鋁板出現(xiàn)開裂的狀態(tài)，導(dǎo)致鋁板報廢。因此滾刀兩邊的圓角顯得非常重要，經(jīng)過反復(fù)測驗，我們得出把圓角半徑設(shè)為1.9mm，能使產(chǎn)品加工達到所需要的要求。

4結(jié)論

根據(jù)加工和生產(chǎn)得出，使用數(shù)控車床的滾壓加工，其加工工藝設(shè)計及加工方法是合理的，加工效率也得到了提高。無論在成本上還是在加工效率上，都比制作沖壓模具所需的時間或成本要少，這樣可以降低中小型企業(yè)在前期成本投入上的風(fēng)險，減少由于生產(chǎn)周期長而導(dǎo)致的資金周轉(zhuǎn)難的問題，并且可以簡單、高效的通過更換不同的模芯，快速調(diào)整加工零件的類型使企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)短時多樣化，滿足多種客戶的不同需求，降低設(shè)備的購入成本，提高企業(yè)的綜合競爭力。