在加工錐形工件時(shí)采用的特種沖壓模具

滾花和沖壓是在實(shí)際加工中往往不太引起人們重視的兩種工藝。一方面，沖壓工藝越來越重要；另一方面，滾花因其裝備難度大和質(zhì)量欠缺等問題，往往會(huì)給設(shè)備使用者帶來不必要的麻煩。

　　沖壓加工在向工件上打標(biāo)記或標(biāo)識(shí)的瞬間，需要達(dá)到極高的精度。位于Zürichsee的B?ni AG公司的經(jīng)營理念是“質(zhì)量不能有半點(diǎn)折扣”。該企業(yè)現(xiàn)由B?ni家族第三代經(jīng)營，開發(fā)并制造滿足高質(zhì)量要求的滾花和沖壓專用機(jī)床設(shè)備。這兩種工藝都要求企業(yè)具備大量的技術(shù)知識(shí)，對(duì)于模具制造需要如此，對(duì)于模具在設(shè)備上的使用亦需如此。因此，除了眾多的標(biāo)準(zhǔn)程序之外，開發(fā)和制造客戶專用的技術(shù)裝備就顯得具有特別重要的意義。

圖1 針對(duì)各種不同工件使用的各種滾花模造型

　　無壓滾花

　　B?ni公司的滾花模具可用于CNC和傳統(tǒng)的車床，其工作原理30年來一直不同于傳統(tǒng)的滾花模具。該公司的模具不是采用側(cè)面滾輪對(duì)工件進(jìn)行滾壓，而是采用兩個(gè)錯(cuò)開180的滾花輪正切對(duì)著工件的中心部位進(jìn)行加工。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工件和主軸及橫向軸不會(huì)受到側(cè)向的壓力，所產(chǎn)生的力均由滾花模具自行吸收。由于沒有側(cè)向力作用在工件上，因此可以在不影響質(zhì)量和不導(dǎo)致直徑差異的情況下，更好地對(duì)長(zhǎng)薄型工件進(jìn)行加工（圖1）。

　　滾花模具的一個(gè)缺點(diǎn)是需要較大的作業(yè)空間，解決這個(gè)問題就需要瑞士Tüftler公司的協(xié)助。針對(duì)2008年的AMB展會(huì)，B?ni公司開發(fā)出了外形尺寸較小的滾花模具。這種模具盡管所需空間較小，但具備了同樣的優(yōu)點(diǎn)。所有的滾花模具均由不同規(guī)格的四邊形夾持柄或VDI與HSK特種夾具進(jìn)行夾持。

圖2 各種不同造型的滾花輪：BO、EBO、EA、SA、SL和SR

　　從硬化坯料磨削外形

　　在制造滾花輪時(shí)，B?ni公司也遵循著一條與眾不同的追求品質(zhì)之路。該公司生產(chǎn)的滾花輪的滾齒不是采用先銑削后硬化處理的加工方法，而是采用一個(gè)經(jīng)過硬化處理的坯料進(jìn)行外形磨削。這樣，模具既可以獲得更好的表面質(zhì)量，又可以使包括齒尖在內(nèi)的整體達(dá)到均勻的硬度。此外，作為切削輪或滾壓輪使用的滾花輪，通過軸受到滾針軸承的支撐，從而實(shí)現(xiàn)較小的磨損和較長(zhǎng)的使用壽命。B?ni公司特意不采用德國通常流行的銑削輪的稱謂，因?yàn)檫@種稱謂容易誤導(dǎo)使用者。銑削工具通常被視為是一種帶有驅(qū)動(dòng)的工具，而滾花輪并非如此，因?yàn)闈L花輪沒有自己的驅(qū)動(dòng)部件。B?ni公司并不采用銑削輪的概念，而是稱滾花輪為切削輪。切削輪通過工件旋轉(zhuǎn)被驅(qū)動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行切削加工。切削輪能夠達(dá)到比滾輪更為精確的滾壓效果。大多數(shù)滾輪在加工時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一條棱，而非一條鋒利的邊。由于滾花需要很高的壓力，且主要的工序都集中在滾花上，因此棱就如同一個(gè)面，對(duì)材料進(jìn)行擠壓。B?ni公司特別開發(fā)出的一種產(chǎn)品是BO型壓軋滾花輪。經(jīng)過多次試驗(yàn)取得成功的BO型滾輪與常規(guī)滾輪相比具有一定的優(yōu)勢(shì)。B?ni壓軋滾花輪的齒部在兩側(cè)的半徑上超出兩邊的邊緣，并對(duì)準(zhǔn)輪的中心。這就確保了在較小的壓力下能夠達(dá)到更好的滾花效果。

圖3 帶有多種沖壓滾輪的沖壓工具，既可以是整體雕刻，也可以是可更換的扇形段

　　沖壓可節(jié)省額外工序

　　對(duì)沖壓工具的需求日益增長(zhǎng)，這種情況絕非偶然。出于信息、設(shè)計(jì)和廣告標(biāo)識(shí)，特別是產(chǎn)品質(zhì)量的可追蹤性考慮，對(duì)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)由商品編號(hào)、公司圖標(biāo)、材料質(zhì)量標(biāo)記、公司名稱及其他信息構(gòu)成的需求越來越高。

　　在車削工件標(biāo)識(shí)方面，根據(jù)工件的標(biāo)號(hào)和車床的類型（規(guī)格型號(hào)），選擇最佳的標(biāo)準(zhǔn)型沖壓工具（圖3）；或者在需要時(shí)開發(fā)全新的工具。針對(duì)不同沖壓方式而對(duì)標(biāo)準(zhǔn)沖壓工具的選擇范圍很廣，可以是徑向沖壓（圓周沖壓）、軸向沖壓（圓形端面沖壓）和平面沖壓。

　　標(biāo)識(shí)可以是任意大小的文字、圖標(biāo)、公司標(biāo)志（圖4），可以采用整體雕刻和不可更改的沖壓滾輪，也可以選用可更換的單個(gè)字母、數(shù)字和標(biāo)記的扇形段組合。對(duì)車削和銑削件的標(biāo)識(shí)可以在加工過程中，在設(shè)備（CNC或普通車床）上直接打印，這樣可以省去在特殊設(shè)備上或手工操作的附加工序。由此，工件在離開設(shè)備時(shí)即可得到統(tǒng)一美觀的標(biāo)識(shí)，錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)的潛在危險(xiǎn)也可得到消除。

　　在徑向沖壓時(shí)，可以借助于旋轉(zhuǎn)的主軸或輔助的C軸對(duì)工件進(jìn)行打標(biāo)。即沖壓滾輪接觸到工件，并借助于車削的旋轉(zhuǎn)而隨之旋轉(zhuǎn)，直至字符全部打印到工件上。字符在整個(gè)長(zhǎng)度上只被沖壓一次，避免字符發(fā)生重疊。不同直徑的工件也可以采用相同的沖壓滾輪進(jìn)行打標(biāo)。在沖壓工具退回后，沖壓滾輪會(huì)重新轉(zhuǎn)回到初始位置，并準(zhǔn)備好下一次的沖壓加工。

　　針對(duì)各種直徑的工件，傳統(tǒng)的沖壓方案要求采用相同規(guī)格的沖壓滾輪，其結(jié)果是，即使工件直徑公差只是略微超出規(guī)格，也會(huì)導(dǎo)致雙重打印和工件報(bào)廢。

　　脆弱工件接受正切打印

　　其他沖壓模具為圓周平面沖壓（字符以圓周方式被軸向打印在工件的端面上）或平面沖壓。B?ni公司的另一種特殊技術(shù)便是借助于一個(gè)反向滾輪在圓周上進(jìn)行的正切沖壓，由此可以避免脆弱、敏感工件發(fā)生彎曲。

　　針對(duì)平面鍵槽沖壓的多種特殊技術(shù)都已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)。對(duì)于需要鍵槽平面沖壓的特殊加工場(chǎng)合，要求沖壓工具在達(dá)到一定載荷力時(shí)，即刻彈回。在現(xiàn)代化的CNC機(jī)床上使用B?ni沖壓工具時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)編程沖壓，即可以在圓周的某個(gè)特定位置上，或平面的某個(gè)點(diǎn)上，或一個(gè)六角邊上沖壓。