滚珠旋压技术的发展及应用特点.docx

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1、1滚珠旋压技术的发展及应用特点1.1．概述金属及合金的旋压工艺是由古老的制陶成形方法发展而来。直到公元十世纪，我国祖先开始了用旋压方法制作金属容器。后来传到欧亚各国，直到十八世纪后欧洲工业革命的发展才使旋压技术有了实质性工业生产应用。最初旋压常用操作方法是将一块金属圆板安装在类似车床上使其旋转，同时用擀棒紧压其表面，一次一次地加以擀压，使其一点一点变形，直到板坯贴紧芯模成形出圆筒或圆锥之类形状的零件。在漫长岁月中，旋压技术一直局限于普通旋压这种变形方式。后来发展在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动

2、；与主轴同轴联接的是一芯模，旋压毛坯套在芯模上；旋轮通过与套在芯模上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴向运动。旋轮架在轴向、旋轮在径向力的共同作用下，对坯料表面实施逐点连续塑性变形。在车床尾顶支架的位置上，设计成与主轴同一轴线的尾顶液压缸，液压缸对套在芯模上的坯料端面施加轴向推力。图1-1所示为液压传动普旋机外形图，图1-2所示为普旋机旋轮架局部工作图。直到上世纪二次世界大战前后旋压技术才由普通旋压发展到强力旋压，并迅速扩大了应用范围。首先应用于民用器皿,后发展到军事工业和航空零件的制造。普通旋压属

3、于扳材成形技术，变形过程中壁厚变化不大。而强力旋压属于体积成形,形状和壁厚均发生改变。强力旋压成型所需要的旋压力较大,旋压机的结构一般也较复杂。图1-2普旋机旋轮架及旋轮图1-1典型液压普旋机外形实体照图1-3数控三旋轮强力旋压机应用旋轮变薄旋压管形件就是强力旋压的主要应用实例。图1-3所示即为山西恒亚公司制造的三旋轮数控强力旋压机床。而滚珠变薄旋压管形件是强力旋压中的一亇分支。它的变形工具用滾珠代替旋轮。滾珠旋压工艺通常适用于直径较小的管筒类零件变形加工。通常直径小于150mm。它的推广应用是在上个世纪五十年代后期在欧洲和前苏联得以应用。而我国

4、滾珠旋压工艺也在六十年代初期作为新技术新工艺在工业展览中得以展示。当时该工艺在我国南方上诲和东北沈阳的应用多限于仪器仪表中波纹管弹性元件的薄壁筒的加工。直到七十年代初，滾珠旋压工艺才逐渐推广到军工、宇航、航空、电子器件、医疗器械和民用空调等行业，用以生产各部门所需的高精度、薄壁、小直径管筒类零件。据报导当前在欧洲有应用Φ80mm滚珠旋薄直径一米以上管材加工实例，这类应用是特例。如电真空器件中所应用的行波管管壳、对中管、外套筒、内外导体、阳极支持筒、屏蔽筒、栅极筒、排气管等诸多管筒类零件，过去多采用切削、冲压加工，不但费时费料，往往精度也不能保证使

5、用要求。在医疗微创手术器械制造所需的高精度薄壁不锈钢管，低温超冷研制所需管类零件都有滚珠旋压的实际应用。除机械仪器仪表中弹性元件的应用外，在民用铜管乐器中高精度、高直线度黄铜管及白铜管通过滚珠旋压成形的薄壁管的使用提高了乐器音响质量。近些年来，随着家用空调器使用飞速发展，一种新型传热管得以开发。这种铜管内壁具有螺纹槽的薄壁管也是采用滚珠拉旋工艺得以实现。由于滚珠旋压成形压力低，滚珠抗磨损又易更换，生产成本低，生产效率高，故而在市场的生产中广泛应用。该工艺方法在制造小锥度细长管件在民用行业也有应用报导。随着科学技术飞速发展，宇航、火箭、导弹、原子能

6、等部门对难熔金属钨钼、钽铌等合金需求日益增长，在七十年代后上诲钢铁研究所、宝鸡稀有研究所、北京、广州有色金属研究院及电子器件行业科研单位都采用滚珠旋压加工出不同材质、不同规格难熔金属管件，为当时我国国防和民用工业发展作出了贡献。由于滚珠旋压工艺方法简单、操作方便。在该工艺方法应用初期，使用车床、钻床、镗床、液压机等通用设备稍加改进，即可实现旋压加工。其加工示意原理如图1-4所示。图1-4车床滚珠旋压示意图[17]进给方向卡盘管坯旋压模具调整支架旋后管件芯杆尾顶尖后来随着滚珠旋压技术的推广应用，专用的液压传动滾珠旋压机床在六十年代中期相继设计制造。

7、机床的形式多为立式三柱、四柱结构，顶部油缸控制轴向进给，工作台面上的模座带动滚珠模具旋转。当时该类旋薄机外型样式如图1-5实物照片所示。图1-5立式滚珠旋压机主机外形图这类旋薄机加工范围直径在Φ4~Φ60mm，旋压壁厚在0.05~2.0mm，旋压成品长度在500~1000mm不等。近年来随着机器制造业和各工业部门对新产品的需求促进了旋压技术的发展。滚珠旋压机应用了程序控制、数控等新技术。促进了滾珠旋压的高效、高质量自动化生产。如兵器工业第五十五所为航天所需高温合金薄壁管所研制的XYG15---110立式滚珠旋压机的控制系统采用高可靠的PLC控制、

8、主轴转速数显、滑板运动速度光栅尺反馈，数显表指示等新技术。旋压直径最大可达110mm，是我国目前较大的薄壁管专用旋压机。图1-6展示了应