滚压技术在艉轴精加工中的应用

2014-12-23陈小宾沈根平

机械工程师 2014年12期

陈小宾，沈根平

（1.江苏省江阴绮星科技有限公司，江苏江阴214400；2.江阴中等专业学校，江苏江阴214400）

0 引言

船舶的大型轴类主要指推进轴系和舵系，特别是艉轴（推进系统的螺旋桨轴）的加工，工艺要求较高技术难度大。按照常规工艺应在大型磨床上精磨，表面粗糙度为Ra0.8，各挡滑动轴承尺寸和锥体的跳动量为0.03 mm，由于受设备的限制，只能在普通车床上加工。

滚压技术是典型的无切削加工工艺，滚压加工同磨床相比，能避免由于磨削发热而产生的表面烧伤等缺陷，加工效率高，将滚压技术正确应用在船舶艉轴等大件的锥体精加工过程中，能达到较理想的效果。

1 滚压加工原理

利用特制的滚压工具——硬质合金系列滚刀，对工件表面施加一定的压力，使金属表面层发生塑性变形，从而提高表面光洁度和硬度，这种方法属于“无屑加工”，其结构和装夹方法如图1所示。

图1 结构和装夹方法

2 滚压加工特点

1）能在一次行程中，将工件表面粗糙度在原有的基础上降低（2～4）级，工作效率较高。滚压加工可以代替大部分的粗磨、精磨、超精磨和珩磨等工艺，经过滚压后粗糙度可以达到Ra0.4左右。

2）滚压后的表面经过挤压而强化，有利于提高工件表面的耐磨性及接触疲劳强度。同时滚压加工能避免由于磨削发热而产生的表面烧伤等缺陷。

3）滚压工具结构简单，易于制造并操作简单方便，在一般车床上都可以进行滚压加工，特别是缺乏大型磨床等设备的条件下，能实现轴类加工件的精加工。

3 硬质合金外圆滚压工具

3.1 工具特点

采用硬质滚轮使用寿命长，具有较大的压入滚压效果，可以滚压有台阶的轴类工件和各种锥体零件，如图2所示。

图2

3.2 滚压用量

滚压速度Ve=（60～250）m/min（条件许可下则尽可能提高）；进给量f=（0.1～0.2）mm/r（一次完成滚压）；滚压过盈量 t过=（0.4～0.5）mm，实际压入量 t=（0.02～0.04）mm。如二次进给滚压过盈量t过=0.15 mm左右，实际压入量t=（0.005～0.01）mm。

3.3 加工时的注意事项

滚轮的径向圆跳动量要小于0.01 mm，端面应与轴线垂直，滚轮挤压部分粗糙度不高于Ra0.4，滚压时滚轮轴线应与工件轴线成1°斜角，见图1所示。滚轮轴线应与工件轴线等高；滚轮及工件表面应保持清洁无油污。

精车和滚压之前，工件装夹要有足够的精度和刚性，其中，中心孔精度特别重要，必要时还要研磨中心孔。方法如下：中心架托架爪采用巴氏合金支撑，排楼档圆度控制在0.01 mm之内，然后采用低速旋转，并用固定顶尖加研磨砂研磨，同时要检查车床精度，即：主轴和尾架活络顶尖精度，其跳动量要保持在0.01 mm之内。最后调整好车床大小拖板塞铁的间隙，以免在滚压加工后工件表面出现形状误差。