滾壓螺紋及其特點(diǎn)，一次給你講清楚

螺栓和螺釘是緊固件使用最多、批量也最大的外螺紋件，其最常見的加工方法一般為滾壓和切削加工。

最常用的切削加工方法是車削、銑削和套絲，其中車削螺紋是最易實(shí)現(xiàn)的且效率較高，也適用于各種材料、規(guī)格和精度緊固件的加工。

但由于切削加工是將材料的多余部分切除而獲得的螺紋牙型，加工中金屬流線被切斷（圖1所示），得到的螺紋通常強(qiáng)度都不是很高，其疲勞壽命也有限。故這種方法并不適用于批量大、性能要求高的航空航天外螺紋緊固件。

航空航天螺栓及螺釘最常用的螺紋加工方法是滾制，且大量使用于高強(qiáng)度緊固件，在相關(guān)的航空航天緊固件標(biāo)準(zhǔn)中，一般都對(duì)高強(qiáng)度螺栓明確要求螺紋進(jìn)行滾制。

其目的是使金屬材料沿螺紋牙型重新分布，金屬流線不被切斷并在牙底處具有最大密度（圖2所示），使得螺紋緊固件的抗拉能力和抗疲勞斷裂的能力大大提高。

同時(shí)，滾壓螺紋也是螺紋加工中效率最高的方法之一。因而在實(shí)際生產(chǎn)中，滾壓螺紋的加工方式應(yīng)用最為廣泛。

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圖1 車削螺紋金屬流線圖2 滾制螺紋金屬流線

滾壓螺紋是一種冷作加工方法，是使金屬產(chǎn)生塑性變形而形成螺紋。它可以滾壓直徑大小不等的外螺紋，具有生產(chǎn)效率高、螺紋表面粗糙度細(xì)、螺紋強(qiáng)度和表面硬度高等特點(diǎn)，能充分保證零件的力學(xué)性能，因而是緊固件和所有機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的螺紋加工方法。

與切削螺紋相比，滾壓螺紋有以下優(yōu)點(diǎn)：

· 材料利用率高，緊固件采用滾壓螺紋比車削螺紋可節(jié)省10％~25％的材料；

· 螺紋表面能獲得很細(xì)的表面粗糙度，最差時(shí)表面粗糙度也能達(dá)到Ra3.2μm。滾壓螺紋比車削螺紋平均表面粗糙度要高3個(gè)等級(jí)，表面粗糙度細(xì)化能有效提高緊固件的疲勞極限；

· 螺紋強(qiáng)度和表面硬度均有提高。當(dāng)滾壓螺紋時(shí)材料變形造成金屬晶粒產(chǎn)生滑移時(shí)，金屬的纖維未被切斷并使螺紋牙型表面材質(zhì)更為致密，這種金屬流線在螺紋底部達(dá)到最密，加上冷作硬化的作用，使得滾壓螺紋的硬度及耐磨性有較大提高（圖3所示），抗拉強(qiáng)度可以提高20％~30％，疲勞強(qiáng)度可以提高20％~40％；

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圖3 滾制螺紋表面硬度分布

· 經(jīng)濟(jì)效益高。滾壓螺紋基本上是自動(dòng)和半自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)率很高，搓制小規(guī)格螺紋緊固件且自動(dòng)送料時(shí)其加工速度可達(dá)120 件/min 以上，手送料時(shí)滾絲加工最快也可達(dá)30 件/min 的效率。滾壓螺紋用的搓絲板、滾絲輪等工具使用壽命平均可達(dá)萬件以上，大批量生產(chǎn)時(shí)工具費(fèi)用很低；

· 屬于無切削加工，環(huán)境和工件易保持清潔，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。鑒于螺紋滾壓加工的眾多優(yōu)點(diǎn)，因而在能夠進(jìn)行滾壓加工的情況下，緊固件外螺紋應(yīng)盡量采用這種高效、高質(zhì)量的加工方法。

滾制螺紋最常見的兩種加工方式：

1、滾絲輪滾壓螺紋

滾絲輪是一個(gè)多線螺紋的圓柱形滾輪，一般為兩個(gè)為一副，其工作原理如圖4所示，滾絲輪的螺紋旋向與被滾壓螺紋的螺紋旋向相反，但螺紋升角相同，加工時(shí)的主要工藝參數(shù)為滾壓速度、滾絲輪的進(jìn)給速度、滾壓時(shí)間、滾壓力等。所用的刃具如圖5所示。

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