[发明专利]一种滚压刀具及其进行金属板料表面渐进滚压成形的方法

摘要

本发明公开了一种滚压刀具，包括滚压刀刀柄，滚压刀刀柄内依次设置有弹簧组和滚压刀头，滚压刀刀柄内设置有防止滚压刀头与滚压刀柄的相对转动的导向键，法兰与滚压刀刀柄连接。该滚压刀具滚压效率高。一种金属板料表面渐进滚压成形的方法，包括以下步骤：步骤1、分析待成形零件，获得该待成形零件局部最大弯曲变性能密度；步骤2、根据滚压刀具球环的半径、两个球环的中心距离和试板，进行试板试验，使滚压刀具及滚压力能满足成形极限要求；步骤3、确定待成形零件滚压参数，待成形零件滚压参数包括机床主轴转速n及沿x、y方向的进给速度v_x、v_y，按照待成形零件滚压参数，进行金属板料表面渐进滚压成形。采用该方法成形后零件表面粗糙度小。

主权项

1.一种金属板料表面渐进滚压成形的方法，采用一种滚压刀具，其特征在于，该刀具包括滚压刀刀柄(1)，滚压刀刀柄(1)内依次设置有弹簧组(2)和滚压刀头，滚压刀刀柄(1)内设置有防止滚压刀头与滚压刀刀柄(1)的相对转动的导向键(14)，滚压刀头的一端穿过法兰(4)且伸出滚压刀刀柄(1)外，法兰(4)与滚压刀刀柄(1)连接；所述滚压刀刀柄(1)由大轴端和小轴端构成的台阶轴，小轴端与机床刀柄配合连接，大轴端内设置有盲孔，弹簧组(2)和滚压刀头均位于盲孔内，大轴端内侧面设置有两个对称分布的矩形通孔，导向键(14)位于矩形通孔内，导向键(14)上设置有螺钉b(13)；所述法兰(4)与滚压刀刀柄(1)之间通过螺钉a(11)连接，螺钉a(11)依次穿过弹簧垫圈(12)、法兰(4)和滚压刀刀柄(1)；所述弹簧组(2)由一组正反叠加的蝶形弹簧组成；所述滚压刀头包括刀杆(3)，刀杆(3)的一端伸出滚压刀刀柄(1)外且穿有芯轴(6)，芯轴(6)的两端均依次连接有平垫圈(9)、轴承(8)和轴用挡圈(7)，每个轴承(8)上均套有球环(10)，球环(10)上安装有孔用挡圈(5)；具体包括以下步骤：步骤1、分析待成形零件，获得该待成形零件局部最大弯曲变形能密度；步骤2、根据滚压刀具球环(10)的半径、两个球环(10)的中心距离和试板，进行试板试验，使滚压刀具及滚压力能满足成形极限要求；步骤2.1、确定试板；试板为长方形平板，长度为L，宽为B，厚度为t；试板平面与xoy平行，试板材料与所要成形零件的材料相同；试板宽度B应大于两个球环(10)的中心距d；步骤2.2、试验；在滚压刀具上通过刻度标定滚压力F与压下量Δz；设定较低的机床主轴转速n及沿x、y方向的进给速度vx、vy，调整滚压刀具的压下量Δz，使滚压力F达到滚压刀具额定滚压力的75‑85％；机床带动滚压刀具沿长度方向滚压试板一遍；重新装夹新试板，保持滚压力不变，逐步增大主轴转速n及进给速度vx和vy，滚压新试板；至少完成三次试板试验；步骤2.3、测量；通过弧高仪测量各滚压试板中间位置跨距l范围内的弧高值h；通过显微镜测量滚压痕迹宽度w；步骤2.4、结果；根据公式(6)、(7)和(8)分别计算试板变形后的曲率为ρ、试板变形后弯曲弯矩M和试板变形后弯曲变形能密度W；公式(6)中，h为通过弧高仪测量各滚压试板中间位置跨距l范围内的弧高值，l为滚压试板中间位置跨距；公式(7)中，E为试板材料的弹性模量，ν为试板材料的泊松比，t为试板厚度，ρ为试板变形后的曲率；W＝Mρ      (8)公式(8)中，M为试板变形后弯曲弯矩，ρ为试板变形后的曲率；根据公式(9)计算单位进给长度内的主轴转数p，公式(9)中，n为机床的转速，vx和vy分别为机床进给速度，滚压刀有两个球环(10)作为滚动体，则单位进给长度内球环(10)滚过的次数即轨迹密度P的计算为公式(10)，P＝4p     (10)公式(10)中，p为单位进给长度内的主轴转数，通过公式(11)近似计算获得滚压压痕的覆盖率C，C＝wP   (11)公式(11)中，P为单位进给长度内球环(10)滚过的次数即轨迹密度，w为滚压痕迹宽度，将计算得到的试板变形后弯曲变形能密度W及对应的覆盖率C通过公式(12)拟合，得到参数k1或k2，即得到了滚压刀具在机床的转速n及进给速度vx和vy条件下与板料变形间的基础关系；取覆盖率C为0.8，计算对应的试板变形后弯曲变形能密度W，判断W是否能大于局部最大弯曲变形能密度Wmax，如果是，则所选滚压刀具及滚压力能满足成形极限要求，否则采用球环(10)尺寸较小或额定滚压力较大的滚压刀具，重复步骤2.2‑步骤2.4；步骤3、确定待成形零件滚压参数，待成形零件滚压参数包括机床主轴转速n及沿x、y方向的进给速度vx、vy，按照待成形零件滚压参数，进行金属板料表面渐进滚压成形。