螺纹滚压基础

螺纹滚压机如何液压滚压螺纹？

螺纹滚压机通过液压方式滚压螺纹，不切削金属。它在两个或三个模具之间挤压毛坯，直到材料流入螺纹成形。本指南面向需要正确设置压力、进给和模具间隙，并判断该工艺何时不适用的工程师和采购人员。

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贯穿进给与切入进给2 模与 3 模滚压头压力（bar）毛坯直径的影响

本页内容

本文内容

1
要点速览
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螺纹滚压机液压滚压螺纹时内部发生了什么
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何时应选用螺纹滚压机液压滚压螺纹
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液压滚丝机上的压力、进给与毛坯直径
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螺纹滚压机液压滚压螺纹时的常见缺陷
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如何逐步设置液压螺纹滚压作业
7
滚压、切削与磨削螺纹对比

快速回答

要点速览

压力是力除以模具接触面积液压缸提供力。模具与毛坯之间的接触面积决定材料上的实际压力。

毛坯直径必须小于成品中径材料向外流动，因此起始直径通常比成品大径小 0.1–0.3 mm。

进给速度决定螺纹表面质量太快会撕裂牙顶。太慢则模具痕迹会在牙侧重复出现。

硬度高于 40 HRC 通常不可行滚压需要塑性。整体淬硬零件会在牙顶开裂而不是成形。

机理

螺纹滚压机液压滚压螺纹时内部发生了什么

液压滚丝机使用油缸将一个或两个活动模具推入旋转的圆柱形毛坯。毛坯位于模具之间，由托料板或固定模具支撑。没有材料去除。模具齿使金属位移，被排开的体积必须有去处，因此毛坯直径增大，同时中径成形。

在两模机中，一个模具固定，另一个在液压缸上滑动。在三模头中，模具在封闭框架内绕毛坯旋转，液压压力将扇形模具压紧工件。两模机常用于长螺柱和贯穿进给作业。三模头更适合薄壁零件和靠近台肩的螺纹，因为径向力平衡。

液压回路承担两项任务。它以受控速度将模具闭合到正确间隙，并在成形载荷下保持该间隙。如果系统只推动而不保持，毛坯会使模具弹开，中径会逐件漂移。大多数机器上压力和流量控制是分开设置的。

成形载荷不是恒定的。它在最初 0.5–1.5 转达到峰值，此时模具齿咬入整个圆周。之后，随着牙侧已经成形，载荷下降。按峰值载荷选型的机器将在循环其余时间以稳定的液压压力运行。

1
限制因素是径向力，不是扭矩主轴功率不如框架刚性和模具支撑重要。
2
材料发生位移，而不是被压缩毛坯直径会增大；下料前先规划起始直径。
3
压力保持间隙液压锁使中径在整个批次中保持可重复。

工艺窗口

何时应选用螺纹滚压机液压滚压螺纹

滚压螺纹的疲劳强度高于切削螺纹，因为晶粒沿螺纹根部流动而不是被切断。牙底圆角也更光滑，消除了应力集中源。对于 1018、1045、4140 或 303 不锈钢的螺柱、螺栓、拉杆和丝杠，当零件塑性足够且螺纹为标准牙型时，滚压通常是更好的选择。

该工艺适合大批量。模具设定后，加工节拍短，且无需清屑。10,000 件 M8 螺柱的批量是自然选择。4,000 mm 长的螺纹杆也适合，前提是机床床身能承载且托料板支撑中部。

对于小批量异形牙型则不合适。单个非标导程的 ACME 螺母在车床上单点车削比磨制模具更便宜。对于壁厚约 1.5 mm 以下的薄壁管也不合适，因为径向挤压会在螺纹成形前压塌内孔。

硬质材料是另一个限制。高于约 40 HRC 时，牙顶会开裂而不是流动。渗碳淬火零件可在热处理前滚压，此时螺纹已成形。Inconel 和钛可以滚压，但压力窗口窄，模具寿命下降。有疏松的铸件同样如此：表面会撕裂。

1
适合塑性钢、标准牙型、大批量、带自由端的零件。
2
不适合淬硬零件、薄壁、非标导程、小批量。
3
先检查排产前确认壁厚、硬度和毛坯直径。

装夹变量

液压滚丝机上的压力、进给与毛坯直径

液压缸上的压力是成形力的间接指标，不是从图表上照抄的数字。一台两模滚丝机滚制 1045 材料的 M10 螺纹时，夹紧回路可能保持 40–60 bar，但同一台机器滚制 4140 材料的 M16 螺纹时可能需要 70–90 bar。压力表读的是管路压力，不是模具接触处的压力。

分步设定。从低压开始，闭合模具，逐步升压，直到螺纹充满到小径且牙顶不出现平顶。如果牙顶是平的或中径偏小，按 5 bar 的步进升压。如果毛坯打滑、模具痕迹涂抹或零件弯曲，说明压力过高或间隙过紧。

进给速度控制模具闭合的快慢和毛坯旋转通过的速度。对于径向进给滚压，滑块的推进速度通常为 1–4 mm/s。再快的话，第一排模具齿会切削而不是成形。对于轴向进给，每转的轴向进给量由模具螺旋角决定，通常为每转 2–8 mm，具体取决于螺距和模具长度。

毛坯直径是最常被忽略的变量。滚压螺纹的起始直径应介于中径和大径之间，对于标准 60° 螺纹，通常比成品大径小 0.1–0.3 mm。将毛坯车到该尺寸，去除端部毛刺，并倒 15–30° 的角，以便模具顺利进入。

1
压力按 5 bar 步进升压，直到牙顶充满，然后停止。
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滑块推进径向进给滚压为 1–4 mm/s；大螺距时更慢。
3
轴向进给每转 2–8 mm，与模具螺旋角匹配。
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毛坯直径对于 60° 螺纹，比成品大径小 0.1–0.3 mm。

问题排查

滚丝机液压滚压螺纹时的常见缺陷

牙顶平坦或开裂是最常见的缺陷。通常意味着毛坯尺寸过大或压力过低。先检查起始直径，然后小步提升滑块压力。如果牙顶仍然开裂，说明材料对该工艺来说太硬或太脆。

螺纹螺旋或偏移指向起牙不良，而不是压力问题。模具因倒角不当或托料板磨损而偏心进入。重新加工倒角并更换托料板。不要靠提高压力来补偿；那会使偏移更严重并缩短模具寿命。

沿零件方向中径呈锥形，说明模具不平行。重新校正动模，并检查机床床身是否磨损。在长轴向进给加工中，托料板下垂也会产生锥度。长杆件每 300–400 mm 支撑一次。

齿侧重复出现模具痕迹，或表面粗糙且痕迹间距与模具一致，通常源于滑块推进过慢。模具停留并摩擦而不是成形。在 1–4 mm/s 范围内提高推进速度，并检查液压油是否达到工作温度。

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牙顶平坦毛坯尺寸过大或压力过低。检查直径，然后增加 5 bar。
2
螺旋起牙倒角不良或托料板磨损。修正导入部分，而不是压力。
3
螺纹锥度模具不平行或托料板下垂。重新校正并重新支撑。
4
涂抹滑块推进过慢。在范围内提高进给速度。

装夹顺序

如何逐步设置液压滚丝作业

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1. 先检查材料和硬度确认毛坯有足够的延展性。对于钢材，目标为 25 HRC 或更软。在实际批次上测量硬度，而不是看钢厂证书。如果超过 40 HRC，停止并更改工艺路线。
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2. 将毛坯车到正确的起始直径对于 60° 螺纹，目标为比成品大径小 0.1–0.3 mm。毛坯圆度保持在 0.02 mm 以内。毛坯不圆会滚出不圆的螺纹。
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3. 对导入端倒角并去毛刺切 15–30° 倒角，长度约为 1.5 倍螺距。毛刺或平端会使模具偏心咬入并产生螺旋螺纹。
4
4. 安装并校正模具设置模具螺旋角以匹配螺纹。对于两模径向进给，检查动模与定模在其长度范围内平行度在 0.02 mm 以内。不对中会产生锥形螺纹。
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5. 设置模具间隙并从低压开始将模具闭合到比毛坯直径大 0.1 mm 的间隙。将液压压力设在范围低端，然后按 5 bar 步进升压，直到螺纹充满。
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6. 设置滑块推进速度径向进给滚压使用 1–4 mm/s。在轴向进给设置中，将轴向进给设为每转 2–8 mm，并检查毛坯沿模具直线行进。
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7. 滚压首件并测量用螺纹量规检查中径，而不仅仅用环规。还要测量大径和小径。正确的滚压螺纹具有完整的牙顶和光滑的牙底。
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8. 运行小批量并观察漂移滚压 20–30 件并重新测量。如果中径漂移，说明液压油在升温或模具间隙在移动。在批量生产前解决。

工艺对比

滚压、切削和磨削螺纹对比

在为特定零件选择螺纹工艺时使用此表。

工艺	适用场景	注意事项	典型装夹
液压滚压	延展性钢螺柱、螺栓、大批量	硬度超过 40 HRC、薄壁	模具、托料板、压力设置
单点车削	特殊导程、小批量、硬材料	循环慢、牙底强度较低	螺纹刀片、单次走刀
螺纹铣削	大直径、薄壁零件、盲孔	循环时间比滚压长	螺旋插补路径
螺纹磨削	淬硬零件、导程精度要求高	单件成本、砂轮修整	修整砂轮、多次走刀
攻丝	内螺纹、中等批量	排屑、丝锥断裂	丝锥、切削液、扭矩控制