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第 5.6 课切削第 5 章 · 机械加工

滚花

硬化的滚轮把防滑花纹压入旋转的零件

滚花是在圆形零件表面滚压出细小的凸纹,让手指能抓牢。你在杠铃握把、手拧螺钉和精密螺丝刀的手柄上都能看到。它便宜又快,通常在车削之后立刻在车床上完成。

滚花:实拍照片
照片:CC BY-SA 2.5, 来源: Wikimedia Commons
硬化的滚轮把握持花纹压到旋转的棒料上车床上的挤压滚花:金属被压出凸脊,而不是被切掉车床上的侧视图圆圈标出的接触处特写卡盘工件(圆棒)金刚石滚花带两个淬硬的滚轮用力压入零件转动刀具沿轴向进给轮齿淬硬工具钢工件金属虚线:原始表面每个刀齿把金属推向一边;它在线上方升高成凸脊,所以滚花后的直径增大12345工件工具和机床零件运动或力
车床上的滚花 · 侧视图和接触区特写圈内数字对应下面的步骤;右侧特写显示为什么滚花区会比棒料略粗一点。

工作原理

  1. 准备毛坯。 棒料先车到与滚花节距(凸纹间距)相匹配的直径。端部的小倒角(斜边)有助于滚轮顺利切入。

  2. 压入滚轮。 零件缓慢旋转,带细齿的硬化钢滚轮被用力压向表面。直齿滚出直纹;两个齿向相反倾斜的滚轮则滚出菱形花纹。

  3. 金属流入凸纹。 每个齿是把金属推开而不是切削,金属在齿间隆起。这就是挤压滚花:不产生切屑,但直径会略微增大。

  4. 让花纹对齐。 第一圈时,齿必须落回自己的沟槽,花纹才能均匀地首尾相接。如果周长不能被节距整除,就会出现乱纹:一种杂乱的双重花纹。

  5. 沿零件进给。 工具沿棒料移动,并浇注大量油,直到整个滚花带完成,有时分两道才能达到完整深度。最后去毛刺(去除尖锐的细屑)。

关键数据

材料
大多数延展性好(容易变形)的金属:钢、不锈钢、铝、黄铜;也可用于一些塑料。软金属最容易滚花
典型零件
旋钮、手拧螺钉、工具手柄、杠铃握把、压入孔中的销和嵌件
零件尺寸
通常是直径从几毫米到约 100 mm 的圆形零件
精度
滚花直径约 ±0.1 mm;节距(通常约 0.5–2 mm)比确切尺寸更重要
表面质量
有纹理的防滑表面;滚压出的凸纹看起来光滑,略有光泽
适合的批量
任意数量:从手动车床上的单件到自动车床上的数百万件
模具与设备成本
低:刀架和滚轮只要几十到几百美元,装在现有车床上即可
速度
每件几秒到一分钟,与车削在同一次装夹中完成

优点与局限

优点

  • 工具便宜,适配任何车床,可在车削的同一次装夹中使用
  • 快:一段滚花带只需几秒
  • 挤压滚花不产生切屑,还会使凸纹加工硬化(通过变形变得更硬)
  • 滚花带还能把销或嵌件锁在孔里

局限

  • 挤压滚花压力很大,薄管可能被压扁或弯曲;切削滚花(倾斜的滚轮,刮出切屑)的压力小得多
  • 直径会稍微变大,所以毛坯尺寸要为此预留
  • 如果直径与节距不匹配,花纹就会乱纹
  • 硬或脆的材料滚花效果差,滚轮也会磨损

应用领域

  • 手工工具螺丝刀和锉刀手柄、丝锥扳手
  • 健身杠铃和哑铃握把
  • 仪器与机械手拧螺钉、调节旋钮、千分尺微分筒
  • 装配压入销和螺纹嵌件,可锁入塑料或铝中
  • 消费品手电筒筒身、笔杆、音响设备的音量旋钮

如何识别

  • 整齐排列的细小菱形网格或直纹,环绕在圆形零件上。
  • 滚压的凸纹顶部略圆、有光泽;切削的滚花则更利落、更锐利。
  • 滚花带往往比旁边的光面直径略微凸出(更大),末端有一个小倒角。
  • 花纹中出现一块模糊的重影,是乱纹的标志。

对比

观看

shop and math · 新手讲解,然后在车床上演示

jlinks101 · 手动车床上菱形花纹成形的特写

Mike Levy · 切削滚花与挤压滚花有何不同

Mazatrol Tips and Tricks · 滚花作为 CNC 车床程序中的一个步骤

查看实拍照片

记住

  • 滚花是在圆形表面滚压出防滑花纹;挤压滚花不产生切屑。
  • 花纹必须能整除周长,否则就会乱纹。
  • 挤压滚花会使直径变大;切削滚花刮出切屑,压力小得多。

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