活塞杆镜面压光机床在油缸活塞杆中的应用分析

   一、概述

   目前活塞杆的传统生产工艺：

   粗磨(无心磨)→机加工→半精磨→精磨→抛光→表面处理→精细磨(镀硬铬工件)→抛光→成品

    该工艺繁琐,生产成本高。现虽有部分企业尝试采用冷滚压加工工艺,但因产品质量达不到理想的效果,不得不放弃该工艺的使用。其原因是没有正确找到适合于活塞杆加工的冷滚压机床和与之适应的加工工艺。

冷滚压加工是将具有一定硬度且光滑的滚光轴与工件表面进行滚压,使工件表层材料产生塑性流动,从而形成新的表面粗糙度的加工工艺方法。

    冷滚压机床根据其原理分为刚性滚压和柔性滚压，刚性滚压机床采用细小的滚光轴与工件夹一螺旋角，工件轴向沿螺旋线行进，滚光轴对工件单纯滚压；柔性滚压机床采用滚光轮与滚光轴结合的方法，其中滚光或滚光轴与工件夹一螺旋角，压力由液压或气压实施实现柔性。由于滚光轴和滚光轮是是配合使用，若滚光轴与工件有夹角则滚光轮无夹角。这样使工件表面金属做径向和轴向塑性流动，能很好的修缮工件表面，更大的降低工件表面粗糙度值。

    冷滚压加工具有切削加工无法得到的优点，若合理的将冷滚压加工工艺应用在活塞杆加工工艺中，不仅能提高生产效率，降低生产成本；而且能极大提高成品品质和合格率。活塞杆镜面压光机床通过用户的使用，在生产过程中总结了较为合理的加工工艺。

    二、设计

     湖南邦人智能科技有限公司研发人员涉足气弹簧产品近十年，尤其对活塞杆生产有深入的研究并积累了丰富的实践经验。 在吸纳德国、日本冷滚压机床设计优点同时，于2015年自行开发活塞杆镜面滚压机床同时取得了国家发明专利。该机床打破了上述机床的设计理念，摒弃了上述机床的设计缺陷，其设计理念独特新颖，是最完善的活塞杆镜面滚压机床，具有完全自主知识产权。该机床几年来通过用户的使用，在减少加工工序，降低工艺难度，节约生产成本的同时，极大提高了产品质量，用户满意度达到100%。

    三、主要配置

①　液压系统：负责设备在工作时对滚压合金头冷却、产品润滑及产品除尘。

②　滚压系统：产品的光洁度及直线度都由本机构来执行。

③　控制系统：负责整个设备的电压、滚压、传送系统的调整。

④　传送系统：1-4m/min。

    四、工作环境

① 电压

220V±10%、380V±10%。

② 设备噪声、散热、防尘等要求明确描述

噪音40分贝,无需防尘。

    五、活塞杆镜面压光机床参数

     六、活塞杆镜面压光机床机床利用外圆滚压头工作原理  圆滚压头工作原理.png

    七、设备结构及工作原理

①　设备结构

⑴活塞杆镜面压光机床由液压系统、滚压系统、控制系统、传送系统四个部分组成。

②　运行描述；工作原理：（如图6所示）

工作原理图片。png 

③　液压推动从动压头压住工件及滚光轴。

④　动力辊驱动滚光轴，滚光轴带动工件及从动压头旋转。

⑤　通过螺旋升角调整器调整从动压头与工件轴线的夹角，使工件轴向移动。

⑥　电脑设置被加工工件的长度及加工时间，启动自动程序送料机构将工件推入加工区，电脑控制液压缸推动从动压头滚挤工件，工件加工完毕从动压头自动上升，送料机构二次送料，循环往复。

    八、表面滚挤的工艺特点

     滚压是一种强化表面形变工艺, 具有效率高、效果显著的特点。冷滚挤作为一种精加工工艺,可替代传统的磨削、研磨、抛光等工序,能得到表面性能优越的工作镜面,工件表面质量显著优于磨削或珩磨。滚压加工不产生废屑、废液, 有利于节能环保, 符合“绿色制造”的新理念。

   九、表面滚挤加工的优越性

①　经过冷滚挤加工后的工件，表层金相组织细化并产生残余压应力，提高了工件的表面硬度、耐磨损能力、疲劳强度及耐腐蚀能力， 并能得到表面性能优越的工作镜面。

②　冷滚挤加工过程中，工件原材料残留的裂纹被滚挤出飞边，能直观的发现，无需探伤检验。

③　冷滚挤只改变材料的物理状态，不改变材料的化学成分，工艺简单，高效。

工件经滚压后,表面粗糙度从Ra1.6～2.5um一次可减小到Ra0.04um以内; 表面硬度可提高5%-50% ,硬化层深度可达0.5-1.5mm, 耐磨性可提高15%。见《工具技术》2009.43（12）（金属零件表面滚挤强化技术的现状与展望）

   十、工艺优势

①　简化活塞杆加工工艺。机加工→无心磨1(60粒砂轮)无心磨2(80粒砂轮)联机→镜面滚压机床→抛光→成品，（无需机加工后的精磨抛光）（优化了气弹簧活塞杆加工工艺）

②　原材料采用冷拔光圆通过冷滚挤加工无需无心磨加工。

③　表面处理前工件获得很好的基体Ra0.04以下。

④　镀硬铬工件通过控制镀铬厚度直接达到工件直径要求，布轮抛光成品表面粗糙度Ra0.04以下。

⑤　QPQ工件经传统抛光表面粗糙度≤ Ra0.1,经二次滚挤Ra≤0.04um，二次氧化后布轮抛光，工件表面粗糙度Ra≤0.04um。

  十一、成本优势

①  减少无心磨工序(精磨、精抛)，既减少了磨床数量及人力成本又降低了辅料（砂　轮、导轮）消耗和能源。

②　工件无需具有前述冷滚挤机床要求的严密公差(±0.005)，降低了磨床工序难度，减少调试时间。

③　由于在QPQ处理前获得了较高的表面质量及表面硬度，可缩短QPQ处理时间（根据用户使用结果约减少1/3的时间），在保证产品质量的同时，节省能源，降低生产成本。

④　经冷滚挤加工的工件表面获得优质的镜面基体，QPQ处理后，盐渣附着及疏松层厚度较未经冷滚挤加工的工件大幅减少，缩短抛光时间，减少盐渣对工件划伤的几率，延长盐雾试验时间。

   十二、结论

    经过对鹰格尔公司生产的油缸活塞杆的大量调查与详尽分析，我公司的活塞杆镜面压光机床设备在原有的基础上改进后完全可满足于油缸活塞杆自动化生产的需求。

  十三、附产品效果图