滾壓螺紋，你了解多少

螺紋是機(jī)械工程中常用的連接方式，是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一種基本而又必要的元素。廣大設(shè)計(jì)人員必須對螺紋進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和掌握，不僅要能正確、合理地選用螺紋，還要了解螺紋的加工方法和工藝，以便解決生產(chǎn)中可能遇到的問題。今天我們來說說滾壓螺紋。

滾壓螺紋簡介

滾壓是用成形滾壓模具使工件產(chǎn)生塑性變形以獲得螺紋的加工方法。與切削方法相比，它不通過去除金屬而形成所需要的輪廓，而是按滾輪拉絲模的鏡像形成螺紋，是一種無切削螺紋成型工藝。

在滾壓螺紋時(shí)，滾輪模具通過移動(dòng)母材來將螺紋形狀壓到工件毛坯中。隨著滾輪使形成根部的材料錯(cuò)位，材料將從徑向和軸向由根部流出，工件毛坯形成螺紋形狀。下圖表明了滾壓螺紋與切削螺紋的材料微組織變化狀況。

滾壓主要用于外螺紋的加工。加工前，坯件的直徑應(yīng)大致與螺紋的中徑相等。對于較高精度螺紋，毛坯直徑的選擇要根據(jù)材料性能計(jì)算及工藝試驗(yàn)來確定，超出或低于合適的直徑都將加工出不合格的螺紋。毛坯外徑太小將無法完全流進(jìn)滾輪模具；毛坯尺寸過大將對滾輪和滾輪架施加不必要的壓力，可能導(dǎo)致螺紋滾壓設(shè)備損壞。

滾壓螺紋大多數(shù)是60°牙頂角螺紋，所用滾輪都具有比較尖銳的齒頂，通常帶有圓弧刃以便于穿透材料。每個(gè)齒側(cè)面上為30°，保證了材料在軸向和徑向以一種可控而預(yù)定的方式進(jìn)行流動(dòng)時(shí)所需要的作用力。

滾壓螺紋方法

按滾壓模具的不同，螺紋滾壓可分搓絲和滾絲兩類。  

搓絲

兩塊帶螺紋牙形的搓絲板錯(cuò)開1/2螺距相對布置，靜板固定不動(dòng)，動(dòng)板作平行于靜板的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)工件送入兩板之間時(shí)，動(dòng)板前進(jìn)搓壓工件，使其表面塑性變形而成螺紋。

搓絲在搓絲機(jī)或在安裝自動(dòng)開合螺紋滾壓頭的自動(dòng)車床上進(jìn)行，適用于大批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)緊固件和其它螺紋聯(lián)接件的外螺紋，效率相當(dāng)高，每分鐘可達(dá)到50個(gè)。這種方法加工螺紋的外徑一般不超過25mm，長度不大于100mm。

滾絲按照進(jìn)給方式的不同，滾絲又分為三種形式：

軸向螺紋滾壓

軸向螺紋滾輪從車削中心尾座端部開始，沿工件毛坯中心線移動(dòng)，從而形成螺紋。一般的軸向滾輪加工范圍為直徑1.5～228mm。

軸向滾輪通常安裝在車削中心轉(zhuǎn)塔刀套之一中。一次走刀可以將3個(gè)（或最多6個(gè)）滾輪進(jìn)給到毛坯上，并通過工件毛坯的旋轉(zhuǎn)加以啟動(dòng)。滾輪的布置允許毛坯通過，這樣就可以形成比滾輪寬度更長的螺紋。這些滾輪上開始的一些螺紋是遞進(jìn)的，就像絲錐或拉刀一樣，可以一直加工到肩部或其它工件特征之前，但是滾輪的壽命有可能受額外應(yīng)力的影響。

切向螺紋滾壓

顧名思義，切向滾輪架通過從側(cè)面接近工件毛坯而形成螺紋。切向滾輪架有時(shí)候稱作側(cè)面滾壓或橫向滑動(dòng)架，通過推動(dòng)來滾壓螺紋，以可控的進(jìn)給速度進(jìn)行，每次兩個(gè)固定的平行輥?zhàn)油瑫r(shí)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)中的工件中。切向滾壓需要機(jī)械或伺服進(jìn)給，無法手動(dòng)操作。滾輪與工件毛坯直徑進(jìn)行切向接觸，從而迫使材料進(jìn)行均勻的塑性流動(dòng)，形成滾輪拉絲模的形狀。這種成形過程非常快，會(huì)產(chǎn)生沒有毛刺的精確輪廓。在操作中，切向滾輪在工件毛坯旋轉(zhuǎn)15°～30°后產(chǎn)生一個(gè)完整的螺紋。這種螺紋滾輪的優(yōu)點(diǎn)是即使螺紋的兩端有軸肩，也能加工出來。切向滾輪只在滾輪寬度內(nèi)滾壓螺紋。

徑向螺紋滾壓

第三種螺紋滾輪是徑向滾輪架。它用兩個(gè)或三個(gè)輥?zhàn)釉诠ぜ餍D(zhuǎn)一次的過程中形成螺紋。這種螺紋滾輪上的輥?zhàn)油ㄟ^偏心磨削，在每個(gè)輥?zhàn)由嫌梢粋€(gè)平坦部分開始，螺紋形狀漸進(jìn)完成。在平坦一側(cè)開始淺淺的螺紋形狀，在另一側(cè)形成完整的形狀。“三輥?zhàn)印笔綇较蚣苡谜艺钠教共糠謥硇纬砷g隙開口，這樣工件毛坯可以在輥?zhàn)雍统善仿菁y零件之間退出而不損壞螺紋。

徑向螺紋滾輪的工作范圍為直徑1.5～63.5mm。與切向滾壓頭一樣，螺紋長度不能超出螺紋滾輪的寬度。

螺紋滾壓優(yōu)缺點(diǎn)

與其他加工方法相比，滾壓加工出來的螺紋力學(xué)性能得到提高。在螺紋滾壓過程中采用的是冷作業(yè)，這樣與切削加工相比就增加了拉伸強(qiáng)度，并提高了表面光潔度。滾輪的壓縮作用實(shí)際上延長了工件毛坯，與車削或切削相比，螺紋滾壓可以節(jié)省15%～20%的材料。在大批量生產(chǎn)中，就意味著可以節(jié)約很大一批原材料。

螺紋滾壓的優(yōu)點(diǎn)

1.螺紋表面粗糙度小于車削、銑削和磨削； 

2.滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強(qiáng)度和硬度； 

3.材料利用率高； 

4.生產(chǎn)率比切削加工成倍增長，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，滾壓模具壽命也很長，可重復(fù)使用。

滾壓螺紋的缺點(diǎn)

1.母材的壓縮導(dǎo)致加工硬化，降低螺紋的疲勞壽命； 

2.材料有局限性，滾壓螺紋要求材料的硬度不超過HRC40； 

3.對毛坯尺寸精度要求較高； 

4.對滾壓模具的精度和硬度要求也高，制造模具比較困難；

5.不適于滾壓牙形不對稱的螺紋。

滾壓螺紋既有自身優(yōu)勢，也有不可避免的缺陷。滾壓可以大大提高螺紋的抗拉強(qiáng)度，但螺紋中的加工應(yīng)力又降低了螺紋的疲勞壽命。所以，在選擇螺紋的加工方法時(shí)，要綜合考慮螺紋的使用場合、受力特點(diǎn)等各種因素，根據(jù)實(shí)際需要選擇合理的工藝。