模具表面精加工
模具表面精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一,也正是模具鉗工勞動強度大侦铜、成為模具加工瓶頸的原因之一院塞。特別反映在硬度較大的金屬、壓鑄模具進行最后組裝過程戏溺。我國目前仍以手工研磨拋光為主渣蜗,不僅質量不穩(wěn)定、周期長旷祸,而且工人作業(yè)環(huán)境差耕拷,制約了我國鑄造模具向更高層次發(fā)展讼昆。對于模具復雜型腔和一些狹縫的曲面精加工,傳統(tǒng)的機加工方法已無法勝任骚烧,必須采用其它的工藝措施浸赫,如電化學或電化學機械光整加工技術。隨著科學技術的不斷發(fā)展赃绊,各種模具的加工工藝要求越來越高既峡。提高模具拋光的速度和質量使我國模具制造工藝達到世界先進水平,已成為刻不容緩的重要課題碧查。
在模具表面精加工技術中涧狮,主要的可以分為兩大部分,即傳統(tǒng)精加工技術和非傳統(tǒng)精加工技術逆酣。傳統(tǒng)精加工技術主要是以手工研磨拋光為主和現在發(fā)展起來的機械精加工 刹越;非傳統(tǒng)精加工主要包括化學拋光、電化學拋光殖锹、電解研磨靡循、電化學機械光整加工、超聲波加工席磕、磁流變拋光铣滥、激光拋光技術以及電火花拋光等。下面就主要的加工方法和工具進行介紹照窥。
1. 方法與設備
(1) 手工研磨拋光
該方法是傳統(tǒng)模具精加工所采用的主要手段肃萍,也是我國目前仍廣泛采用的方法之一。該方法不需要特殊的設備羹李,適應性比較強股航,主要依賴于操作者的經驗技藝水平,但效率低(約占整個模具周期的1/3)猖驹,且工人勞動強度大翠节,質量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展积仗。但就目前的社會經濟技術發(fā)展狀況疆拘,暫時還不能完全淘汰這種加工手段。
(2) 數字式模具拋光機
最近看到一款數字拋光機的報道寂曹,這種拋光工具采用數字化控制哎迄,數字式顯示和控制工藝參數,備有整套磨頭及磨料隆圆,半自動拋光漱挚,具有體積小、使用方便的優(yōu)點。其工藝特點主要有:
具有平整功能棱烂,最大可平整的波紋長度為75mm租漂。
和手工拋光相比,功效提高一倍颊糜,質量提高一個數量級哩治。
質量穩(wěn)定,重復性好衬鱼。
應用范圍:a扫矾,材料:各種模具材料,包括鑄鋼序机、鍛鋼勘浇、鋁合金及鋅基合金。b寥只,模具表面尺寸:100×100-1,500×3,000mm劈咕。
(3) 超聲波模具拋光機
該拋光工具采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速振動研磨的原理進行拋光。它能完成一般拋光工具(電磨軟軸等)難以伸入的窄槽冻找、窄縫柏困、邊、角等曲折部位的拋光帜蘑,拋光后不塌棱角清玉,不影響模具的精度。該工具可以解決用戶過去因工件形狀復雜難以達到拋光要求這一難題珍垦。并且縮短了拋光時間提高了工作效率惜施。為了提高粗糙度大于Ra1.6工件的拋光速度,工具采用超聲波與專用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源復合進行拋光图呢,由超聲波的沖擊和電脈沖的腐蝕同時作用于工件表面条篷,能迅速降低其粗糙度,對各種特殊加工后的粗硬表面十分有效岳瞭。采用該工具進行拋光拥娄,可快速對粗糙表面整形拋光,不受工件形狀瞳筏、材料硬度限制,對原始表面粗糙度沒有要求牡昆,功效比較高姚炕。
(4)用高速銑削技術作為模具半精加工和精加工的手段
從80年代以來,隨著高速銑削技術的成熟與發(fā)展丢烘,模具型面加工已多采用此項加工工藝手段柱宦,用EDM進行模具型面精加工和拋光的工藝已逐漸減少,這主要是因為 :除有內銳角的型腔和極窄而深的型腔外,基本都可用高速銑削代替EDM加工 掸刊;采用高速銑削加工模具型面可比EDM加工節(jié)省25%~60%加工工時 免糕;高速銑削的型面表面質量好,可避免EDM加工可能出現的表面微細型紋忧侧;高速銑削能加工45~60HRC硬表面堵沈,精銑面粗糙度可達Ra=0.63mm,減少手工拋光工時 据篇;省卻EDM加工電極的制造環(huán)節(jié)便晶,顯著縮短制模周期。
“高速銑削”在德國和日本已成為模具半精加工担泥、精加工的主流工藝手段润跟,我國正積極發(fā)展中。
(5) 電化學和電化學機械光整加工
電化學及其復合光整加工技術主要是靠金屬工件的電化學陽極溶解原理來加工谨斥,屬于離子的去除鸡魁。且因為是非接觸加工,沒有加工變形層蛾沪、變質層和殘余應力侨直;工具無磨損,可以長期應用 匾瓣;不產生飛邊及毛刺靠婴。
2. 模具表面精加工的發(fā)展趨勢
模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展袱耽。日本已研制了數控研磨機杀餐,可實現三維曲面模具的自動化研磨拋光。另外朱巨,由于模具型腔形狀復雜史翘,任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應注意發(fā)展特種研磨與拋光方法冀续,如擠壓研磨琼讽、電化學拋光、超聲拋光以及復合拋光工藝與裝備洪唐,以提高模具表面質量钻蹬。
隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展,加工精度超過1mm的超精加工技術和集電凭需、化學问欠、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合加工將得到發(fā)展粒蜈。兼?zhèn)鋬煞N以上工藝特點的復合加工技術在今后的模具制造中前景廣闊顺献。
模具表面精加工中的磨削加工
磨削加工采用的機床有三種主要類型 :平面磨床旗国、內外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時要嚴格控制磨削變形和磨削裂紋的產生灭西,即使是十分微小的裂紋蝉速,在后續(xù)的加工使用中也會顯露出來。因此弹爱,精磨的進刀要小牍侧,不能大,冷卻液要充分芹倔,尺寸公差在0.01mm以內的零件要盡量恒溫磨削演避。由計算可知,300mm長的鋼件威脯,溫差3℃時偶咸,材料有10.8mm左右的變化,10.8=1.2×3×3(每100mm變形量1.2mm/℃)跨略,各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響殊泼。
精磨時選擇好恰當的磨削砂輪十分重要,針對模具鋼材的高釩高鉬狀況烁犀,選用GD單晶剛玉砂輪比較適用码日,當加工硬質合金、淬火硬度高的材質時视搏,優(yōu)先采用有機粘結劑的金剛石砂輪审孽,有機粘結劑砂輪自磨利性好,磨出的工件粗糙可達Ra=0.2mm浑娜,近年來佑力,隨著新材料的應用,CBN砂輪筋遭,也即立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工效果打颤,在數控成型磨,坐標磨床漓滔,CNC內外圓磨床上精加工编饺,效果優(yōu)于其它種類砂輪。磨削加工中响驴, 要注意及時修整砂輪透且,保持砂輪的銳利,當砂輪鈍化后踏施,會在工件表面滑擦石蔗、擠壓,造成工件表面燒傷徒锄,強度降低轮拼。
板類零件的加工大部分采用平面磨床加工,在加工中常會遇到一種長而薄的薄板零件安芋,此類零件的加工較難才延。因為加工時,在磁力的吸附作用下售芳,工件產生形變陈园,緊貼于工作臺表面,當拿下工件后肿犁,工件又會產生回復變形湘志,厚度測量一致,但平行度達不到要求整空,解決的辦法可采用隔磁磨削法羽抒,磨削時以等高塊墊在工件下面,四面擋塊抵死偶凝,加工時小進刀蝶锋,多光刀,加工好一面后什往,可不用再墊等高塊扳缕,直接吸附加工,這樣可改善磨削效果别威,達到平行度要求躯舔。
軸類零件具有回轉面,其加工廣泛采用內外圓磨床及工具磨床省古。加工過程中粥庄,頭架及頂尖相當于母線,如果其存在跳動問題衫樊,加工出來的工件同樣會產生此問題飒赃,影響零件的質量,因此在加工前要做好頭架及頂尖的檢測工作科侈。進行內孔磨削時载佳,冷卻液要充分澆到磨削接觸位置,以利于磨削的順利排出臀栈。加工薄壁軸類零件蔫慧,最好采用夾持工藝臺,夾緊力不可過大岭蚜,否則容易在工件圓周上產生“內三角”變形脯阔。
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