滾壓螺紋及其特點，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，且大量使用于高強度緊固件，在相關的航空航天緊固件標準中，一般都對高強度螺栓明確要求螺紋進行滾制。

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，滾壓螺紋也是螺紋加工中效率最高的方法之一。因而在實際生產中，滾壓螺紋的加工方式應用最為廣泛。

001

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，具有生產效率高、螺紋表面粗糙度細、螺紋強度和表面硬度高等特點，能充分保證零件的力學性能，因而是緊固件和所有機械行業(yè)中應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：

· 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的表面粗糙度，最差時表面粗糙度也能達到Ra3.2μm。滾壓螺紋比車削螺紋平均表面粗糙度要高3個等級，表面粗糙度細化能有效提高緊固件的疲勞極限；

· 螺紋強度和表面硬度均有提高。當滾壓螺紋時材料變形造成金屬晶粒產生滑移時，金屬的纖維未被切斷并使螺紋牙型表面材質更為致密，這種金屬流線在螺紋底部達到最密，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），抗拉強度可以提高20％~30％，疲勞強度可以提高20％~40％；

002

圖3 滾制螺紋表面硬度分布

· 經濟效益高。滾壓螺紋基本上是自動和半自動化生產，生產率很高，搓制小規(guī)格螺紋緊固件且自動送料時其加工速度可達120 件/min 以上，手送料時滾絲加工最快也可達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萬件以上，大批量生產時工具費用很低；

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

滾制螺紋最常見的兩種加工方式：

1、滾絲輪滾壓螺紋

滾絲輪是一個多線螺紋的圓柱形滾輪，一般為兩個為一副，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，加工時的主要工藝參數(shù)為滾壓速度、滾絲輪的進給速度、滾壓時間、滾壓力等。所用的刃具如圖5所示。

003

圖4 滾絲輪滾壓螺紋原理圖5 滾絲輪實物圖

2、搓絲板滾壓螺紋

搓絲板滾壓螺紋的原理與滾絲輪相同，只不過所用的工具及運動方式不同。搓絲板由一塊靜板和一塊動板組成一幅，其工作原理如圖6所示，加工時的主要工藝參數(shù)為滾壓速度、滾壓力等。所用的刃具如圖7所示。

004

圖6 搓絲板滾壓螺紋原理圖7 搓絲板實物圖

航空航天緊固件螺紋滾壓加工的特點：

航天緊固件常用的材料大部分為難加工材料，或有特殊性能要求。因此在滾壓這些緊固件的螺紋時需要采取某些特殊控制措施。航空航天緊固件一般有以下技術要求和特點：

· 螺紋一般在熱處理強化后滾壓，以保證最終產品保持具有高強度、高抗疲勞性的金屬流線和表面強化效果；

· 要求具有較短和均勻過渡的螺紋首尾，以保證在有效的螺紋長度基礎上提高強度；

· 要求一次滾壓成型，防止重復滾壓可能造成的螺紋缺陷；

· 螺紋外徑在允許偏差范圍內應盡量小，保證以最小的滾壓變形量得到合格的螺紋，防止過渡擠壓造成內部缺陷；

· 精度較高，一般不低于5h 級，MJ 和UNJ 螺紋中徑精度一般為4h、3A 級；

· 對于超高強度緊固件以及材料常溫塑性較差的緊固件，應采用溫滾壓的加工方式進行，以提高材料的延伸率，提高滾壓模具的壽命，降低螺紋出現(xiàn)裂紋的幾率。目前常見的溫加工方式有溫滾絲、溫搓絲。