卷边滚轮设计及使用注意事项

1.特点

滚轮卷边工艺的特点是成形快，效率高，模具简单，通用性强。滚轮卷边工艺的适应性有如下一些局限：

1）只适用于封闭曲线。

2）材料厚度一般不大于2mm。

3）工件凸缘在一定的距离内有强力的支承，能承担滚轮压力。

4）采用滚轮卷边工件的卷边部位应处于同一平面内，最好是处于同一圆周上。滚轮卷边对于椭圆和圆角矩形有一定的适应能力，但效率相对低下。

5）凸缘受力点或企边高度在14t～36t为佳，换言之，从卷圆起始边线到承力点之间的距离应选择在14～36倍料厚。该距离小于14t时，滚轮有可能擦伤工件；大于36t时，工件刚性降低，不能保证受力后凸缘在同一平面或同一圆周上，导致正品率下降，如图8-5所示。

图8-5 卷边凸缘宽度或企边高度与卷圆外径（B≥14t、H≤36t）

a）径向卷边 b）轴向卷边

6）卷边圆的直径以外径计，选择在（4～14）t，即

4t≤d≤14t

卷边圆的直径通常控制在（6～14）t，以10t时效果最佳。小于6t时，材料曲率太大，滚轮易发热，工作带表面迅速被破坏，工件产生拉毛现象；大于14t时，如果是向内卷边，工件易于失稳起皱。如果是向外卷边，则有部分区段失圆的可能。

7）滚轮也可以对管材进行卷边，但有如下条件限制：

式中 d——滚轮工作带直径（mm）；

D₀——工件直径（mm）。

不满足该条件，则滚轮工作带在管材圆周上所占的角度太大，滚轮边缘擦伤工件，令卷边无法进行，如图8-6所示。

做内卷边时，管材直径与厚度的比（D／t）应大于200。

图8-6 滚轮边缘擦伤工件

8）从卷圆起始边线到承力点之间的距离超过36t时，应考虑先行增强刚度，如采用预弯或通过拉深、翻边改变受力方向，变径向操作为轴向操作等措施，如图8-7所示。

2.滚轮卷边不同工作方式

（1）工件旋转 具有以下特点：

1）工件自动找中能力较强。

2）要顾及工件的动平衡。

3）工件直径大小受机台限制，一台机器只能适应一定范围内的工件直径。

（2）滚轮旋转 具有以下特点：

1）不受机床中心高限制，可加工大尺寸工件，尤其适合中小批量生产和产品试制。

2）工件自动找中性能较差。

3）没有工件动平衡的顾虑。

4）滚轮支架可安装在台钻或摇臂钻上。(www.xing528.com)

图8-7 宽凸缘工件改径向作业为轴向作业的滚轮卷边

a）径向作业 b）轴向作业

3.卷边滚轮设计

图8-8所示为卷边滚轮与轴的通用设计。双槽式设计有利于提高工效，当一边的R槽光洁度被破坏时，可以迅速地换用另一边；同时双槽式设计也有利于两只轴承的相对安置，使滚轮同心度更有保障，转动更加平稳。

设计卷边滚轮时需要注意以下几点：

1）滚轮外径不大于工件卷边直径的1／6。

2）工作带的表面粗糙度值应比工件图示要求低1～2级。

3）滚轮直壁与R槽之间应有一角度作为过渡，此过渡区的作用：①对超出圆周的畸变部分予以理顺；②减轻对工件直壁部分的擦伤；③对工件直壁部分有扶持作用，防止捏腰现象发生；④经验表明，过渡区的斜角以4°～6°为宜，通常取5°。

4）R槽出料边的高度b可以低于半径值，这样不但可以适应较为狭窄的工作空间，而且可以避免擦伤已成形的工作面。

图8-8 卷边滚轮与轴

5）向内卷边时，滚轮的R值可比图示要求大50％～100％。这是因为，内卷边直径的大小，并不完全受R值大小的控制，更主要的取决于材料入料时其边缘到R中心点的距离。向外卷边时，滚轮的R值应比图样要求小3％～6％，以便对回弹给予补偿。

4.卷边轮制作

卷边滚轮采用淬透性好、硬度高的合金钢材料，如Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V制造，热处理硬度为62～66HRC。

车制卷边轮的车刀，刀头焊接后最好采用线切割加工；线切割时，将刀头抬高3°～5°，刀头按图样要求的R作图，沿中线两侧各减去0.15～0.3mm，合并两弧的端点。

中间减去的部分是作为荡刀之用，这样在光刀时，不会因为切削刃吃口面太宽而产生扎刀现象，可得到光洁的工作面，加快滚轮的抛光速度，如图8-9所示。

滚轮在热处理前即要求对工作带进行预抛光至Ra0.2μm。入炉前用黏土加水玻璃调成浆状涂抹抛光面，并用石棉绳缠绕，防止泥浆干燥后脱落。出炉时搕掉黏土，快速浸入淬火液中。热处理后用细砂纸打磨，最后用金相砂纸抛光。

5.卷边作业时工件边缘与R槽的相对位置

卷边作业时，工件边线与滚轮的接触点的选取，对于滚轮寿命与工件成形后的外观至关重要。

1）卷边成形后的直径大小，主要取决于接触点与R中心线的距离，卷边轮R槽的大小对于工件的形成直径来说是重要的因素，但不是决定的因素。

图8-9 滚轮R槽车刀线切割

2）接触点越是靠近滚轮中心线，得到的卷边直径越小，所需要的外加压力越大，滚轮的工作带越是容易发热，进而发生划痕、起毛现象，严重时会产生积瘤，影响工件外观。

另外，卷边需要的外加压力过大，还将导致工件直壁部分不能承受。这种垂直于直壁的压力在杠杆挠曲的作用下转变成径向压力，使工件产生捏腰现象。

3）接触点越是靠近滚轮边线，工件边线所受到的径向推力越大，所需要的外加压力越小，但此时工件起皱的概率也越大。

工件边线所受到的径向推力过小时，工件的弯曲过程并非由上至下逐层推进，所以不能得到圆滑的外径表面。

4）接触点在对准在过R中心点42°的位置时，所需要的外加压力较小，且工件不会起皱，外观完好、光洁。肉眼观察时，工件边缘对准半圆的2／3的位置即可，如图8-10所示。

图8-10 工件边缘在滚轮R槽上的相对位置