模具表面精加工是模具加工中未能很好解決的艱苦之一,也正是模具鉗工勞動(dòng)強(qiáng)度大、成為模具加工瓶頸的原因之一。特別反應(yīng)在硬度較大的金屬、壓鑄模具進(jìn)行最后組裝過(guò)程。我國(guó)目前仍以手工研磨拋光為主,不僅質(zhì)量不穩(wěn)固、周期長(zhǎng),而且工人作業(yè)環(huán)境差,制約了我國(guó)鑄造模具向更高層次發(fā)展。對(duì)于模具復(fù)雜型腔和一些狹縫的曲面精加工,傳統(tǒng)的機(jī)加工方法已無(wú)法勝任,必需采用其它的工藝措施,如電化學(xué)或電化學(xué)機(jī)械光整加工技巧。隨著科學(xué)技巧的不斷發(fā)展,各種模具的加工工藝請(qǐng)求越來(lái)越高。提高模具拋光的速度和質(zhì)量使我國(guó)模具***達(dá)到世界先進(jìn)程度,已成為刻不容緩的重要課題。
在模具表面精加工技巧中,重要的可以分為兩大部分,即傳統(tǒng)精加工技巧和非傳統(tǒng)精加工技巧。傳統(tǒng)精加工技巧重要是以手工研磨拋光為主和現(xiàn)在發(fā)展起來(lái)的機(jī)械精加工 ;非傳統(tǒng)精加工重要包含化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光、電解研磨、電化學(xué)機(jī)械光整加工、超聲波加工、磁流變拋光、激光拋光技巧以及電火花拋光等。下面就重要的加工方法和工具進(jìn)行先容。
1. 方法與設(shè)備
(1) 手工研磨拋光
該方法是傳統(tǒng)模具精加工所采用的重要手段,也是我國(guó)目前仍廣泛采用的方法之一。該方法不需要特別的設(shè)備,適應(yīng)性比擬強(qiáng),重要依附于把持者的經(jīng)驗(yàn)技藝程度,但效率低(約占全部模具周期的1/3),且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,質(zhì)量不穩(wěn)固,制約了我國(guó)模具加工向更高層次發(fā)展。但就目前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)技巧發(fā)展?fàn)顟B(tài),暫時(shí)還不能完整淘汰這種加工手段。
(2) 數(shù)字式模具拋光機(jī)
最近看到一款數(shù)字拋光機(jī)的報(bào)道,這種拋光工具采用數(shù)字化把持,數(shù)字式顯示和把持工藝參數(shù),備有整套磨頭及磨料,半主動(dòng)拋光,具有體積小、應(yīng)用方便的長(zhǎng)處。其工藝特點(diǎn)重要有:
具有平整功效,最大可平整的波紋長(zhǎng)度為75mm。
和手工拋光相比,功效提高一倍,質(zhì)量提高一個(gè)數(shù)目級(jí)。
質(zhì)量穩(wěn)固,重復(fù)性好。
利用范疇:a,材料:各種模具材料,包含鑄鋼、鍛鋼、鋁合金及鋅基合金。b,模具表面尺寸:100×100-1,500×3,000mm。
(3) 超聲波模具拋光機(jī)
該拋光工具采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速振動(dòng)研磨的原理進(jìn)行拋光。它能完成一般拋光工具(電磨軟軸等)難以伸進(jìn)的窄槽、窄縫、邊、角等波折部位的拋光,拋光后不塌棱角,不影響模具的精度。該工具可以解決用戶過(guò)往因工件外形復(fù)雜難以達(dá)到拋光請(qǐng)求這一艱苦。并且縮短了拋光時(shí)間提高了工作效率。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(zhuān)用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源復(fù)合進(jìn)行拋光,由超聲波的沖擊和電脈沖的腐化同時(shí)作用于工件表面,能敏捷下降其粗糙度,對(duì)各種特別加工后的粗硬表面十分有效。采用該工具進(jìn)行拋光,可快速對(duì)粗糙表面整形拋光,不受工件外形、材料硬度限制,對(duì)原始表面粗糙度沒(méi)有請(qǐng)求,功效比擬高。
(4)用高速銑削技巧作為模具半精加工和精加工的手段
從80年代以來(lái),隨著高速銑削技巧的成熟與發(fā)展,模具型面加工已多采用此項(xiàng)加工工藝手段,用EDM進(jìn)行模具型面精加工和拋光的工藝已逐漸減少,這重要是由于 :除有內(nèi)銳角的型腔和極窄而深的型腔外,基礎(chǔ)都可用高速銑削代替EDM加工 ;采用高速銑削加工模具型面可比EDM加工節(jié)儉25%~60%加工工時(shí) ;高速銑削的型面表面質(zhì)量好,可避免EDM加工可能呈現(xiàn)的表面微細(xì)型紋;高速銑削能加工45~60HRC硬表面,精銑面粗糙度可達(dá)Ra=0.63mm,減少手工拋光工時(shí) ;省卻EDM加工電極的制作環(huán)節(jié),明顯縮短制模周期。
“高速銑削”在德國(guó)和日本已成為模具半精加工、精加工的主流工藝手段,我國(guó)正積極發(fā)展中。
(5) 電化學(xué)和電化學(xué)機(jī)械光整加工
電化學(xué)及其復(fù)合光整加工技巧重要是靠金屬工件的電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理來(lái)加工,屬于離子的往除。且由于是非接觸加工,沒(méi)有加工變形層、變質(zhì)層和殘余應(yīng)力;工具無(wú)磨損,可以長(zhǎng)期利用 ;不產(chǎn)生飛邊及毛刺。
2. 模具表面精加工的發(fā)展趨勢(shì)
模具研磨拋光將向主動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī),可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的主動(dòng)化研磨拋光。另外,由于模具型腔外形復(fù)雜,任何一種研磨拋光方法都有必定局限性。應(yīng)留心發(fā)展特種研磨與拋光方法,如擠壓研磨、電化學(xué)拋光、超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與設(shè)備,以提高模具表面質(zhì)量。
隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展,加工精度超過(guò)1mm的超精加工技巧和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技巧綜合在一起的復(fù)合加工將得到發(fā)展。兼?zhèn)鋬煞N以上工藝特點(diǎn)的復(fù)合加工技巧在今后的模具制作中前景廣闊。
模具表面精加工中的磨削加工
磨削加工采用的機(jī)床有三種重要類(lèi)型 :平面磨床、內(nèi)外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時(shí)要嚴(yán)格把持磨削變形和磨削裂紋的產(chǎn)生,即使是十分渺小的裂紋,在后續(xù)的加工應(yīng)用中也會(huì)顯露出來(lái)。因此,精磨的進(jìn)刀要小,不能大,冷卻液要充分,尺寸公差在0.01mm以內(nèi)的零件要盡量恒溫磨削。由盤(pán)算可知,300mm長(zhǎng)的鋼件,溫差3℃時(shí),材料有10.8mm左右的變更,10.8=1.2×3×3(每100mm變形量1.2mm/℃),各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響。
精磨時(shí)選擇好適當(dāng)?shù)哪ハ魃拜喪种匾槍?duì)模具鋼材的高釩高鉬狀態(tài),選用GD單晶剛玉砂輪比擬實(shí)用,當(dāng)加工硬質(zhì)合金、淬火硬度高的材質(zhì)時(shí),優(yōu)先采用有機(jī)粘結(jié)劑的金剛石砂輪,有機(jī)粘結(jié)劑砂輪自磨利性好,磨出的工件粗糙可達(dá)Ra=0.2mm,近年來(lái),隨著新材料的利用,CBN砂輪,也即立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工后果,在數(shù)控成型磨,坐標(biāo)磨床,CNC內(nèi)外圓磨床上精加工,后果優(yōu)于其它種類(lèi)砂輪。磨削加工中, 要留心及時(shí)修整砂輪,保持砂輪的鋒利,當(dāng)砂輪鈍化后,會(huì)在工件表面滑擦、擠壓,造成工件表面燒傷,強(qiáng)度下降。
板類(lèi)零件的加工大部分采用平面磨床加工,在加工中常會(huì)碰到一種長(zhǎng)而薄的薄板零件,此類(lèi)零件的加工較難。由于加工時(shí),在磁力的吸附作用下,工件產(chǎn)生形變,緊貼于工作臺(tái)表面,當(dāng)拿下工件后,工件又會(huì)產(chǎn)生回復(fù)變形,厚度丈量一致,但平行度達(dá)不到請(qǐng)求,解決的措施可采用隔磁磨削法,磨削時(shí)以等高塊墊在工件下面,四面擋塊抵逝世,加工時(shí)小進(jìn)刀,多光刀,加工好一面后,可不用再墊等高塊,直接吸附加工,這樣可改良磨削后果,達(dá)到平行度請(qǐng)求。
軸類(lèi)零件具有回轉(zhuǎn)面,其加工廣泛采用內(nèi)外圓磨床及工具磨床。加工過(guò)程中,頭架及頂尖相當(dāng)于母線,假如其存在跳動(dòng)標(biāo)題,加工出來(lái)的工件同樣會(huì)產(chǎn)生此標(biāo)題,影響零件的質(zhì)量,因此在加工前要做好頭架及頂尖的檢測(cè)工作。進(jìn)行內(nèi)孔磨削時(shí),冷卻液要充分澆到磨削接觸地位,以利于磨削的順利排出。加工薄壁軸類(lèi)零件,最好采用夾持工藝臺(tái),夾緊力不可過(guò)大,否則輕易在工件圓周上產(chǎn)生“內(nèi)三角”變形?!?
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