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    [分享]模具表面精加工技術(shù)介紹 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2007-03-27
    — 本帖被 cyqdesign 從 機(jī)械加工與制造 移動(dòng)到本區(qū)(2010-12-09) —
    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(dòng)強(qiáng)度大、成為模具加工瓶頸的原因之一。特別反映在硬度較大的金屬、壓鑄模具進(jìn)行最后組裝過程。我國(guó)目前仍以手工研磨拋光為主,不僅質(zhì)量不穩(wěn)定、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)加工方法已無法勝任,必須采用其它的工藝措施,如電化學(xué)或電化學(xué)機(jī)械光整加工技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種模具的加工工藝要求越來越高。提高模具拋光的速度和質(zhì)量使我國(guó)模具制造工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平,已成為刻不容緩的重要課題。 Vo; B#lK  
    )dMXn2O  
    在模具表面精加工技術(shù)中,主要的可以分為兩大部分,即傳統(tǒng)精加工技術(shù)和非傳統(tǒng)精加工技術(shù)。傳統(tǒng)精加工技術(shù)主要是以手工研磨拋光為主和現(xiàn)在發(fā)展起來的機(jī)械精加工 ;非傳統(tǒng)精加工主要包括化學(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、激光拋光技術(shù)以及電火花拋光等。下面就主要的加工方法和工具進(jìn)行介紹。 9_07?`Jr  
    1. 方法與設(shè)備 s.8]qQRr  
    S7A[HG;  
    圖1 各種加工方法所得表面形貌對(duì)比 i=ztWKwKf  
    1. 手工研磨拋光 r'GD  
      該方法是傳統(tǒng)模具精加工所采用的主要手段,也是我國(guó)目前仍廣泛采用的方法之一。該方法不需要特殊的設(shè)備,適應(yīng)性比較強(qiáng),主要依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)技藝水平,但效率低(約占整個(gè)模具周期的1/3),且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,質(zhì)量不穩(wěn)定,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)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r,暫時(shí)還不能完全淘汰這種加工手段。  j0]|$p  
    2. 數(shù)字式模具拋光機(jī) &M5_G$5n  
      最近看到一款數(shù)字拋光機(jī)的報(bào)道,這種拋光工具采用數(shù)字化控制,數(shù)字式顯示和控制工藝參數(shù),備有整套磨頭及磨料,半自動(dòng)拋光,具有體積小、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。其工藝特點(diǎn)主要有 VZRM=;V  
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      • 具有平整功能,最大可平整的波紋長(zhǎng)度為75mm。 =D"H0w <zw  
      • 和手工拋光相比,功效提高一倍,質(zhì)量提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。 @|1/yQgi  
      • 質(zhì)量穩(wěn)定,重復(fù)性好。應(yīng)用范圍: GY[+HgT  
           mDJg-BQ  
        • 材料:各種模具材料,包括鑄鋼、鍛鋼、鋁合金及鋅基合金。 {TWgR2?{C  
        • 模具表面尺寸:100×100-1,500×3,000mm。
    超聲波模具拋光機(jī) 49;2tl;F  
    該拋光工具采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速振動(dòng)研磨的原理進(jìn)行拋光。它能完成一般拋光工具(電磨軟軸等)難以伸入的窄槽、窄縫、邊、角等曲折部位的拋光,拋光后不塌棱角,不影響模具的精度。該工具可以解決用戶過去因工件形狀復(fù)雜難以達(dá)到拋光要求這一難題。并且縮短了拋光時(shí)間提高了工作效率。為了提高粗糙度大于Ra1.6工件的拋光速度,工具采用超聲波與專用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源復(fù)合進(jìn)行拋光,由超聲波的沖擊和電脈沖的腐蝕同時(shí)作用于工件表面,能迅速降低其粗糙度,對(duì)各種特殊加工后的粗硬表面十分有效。采用該工具進(jìn)行拋光,可快速對(duì)粗糙表面整形拋光,不受工件形狀、材料硬度限制,對(duì)原始表面粗糙度沒有要求,功效比較高。 -T  5$l  
    j. m(Z}  
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    圖2 電化學(xué)機(jī)械精整加工效果圖用高速銑削技術(shù)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(shù)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,這主要是因?yàn)?:除有內(nèi)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 ;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(shí) ;高速銑削的型面表面質(zhì)量好,可避免EDM加工可能出現(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加工電極的制造環(huán)節(jié),顯著縮短制模周期。 Q~L"Mr8>V  
    51Nh"JTy  
    “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。  j+E[ [  
    電化學(xué)和電化學(xué)機(jī)械光整加工。 !:7aXT*D$  
    J6s55 v  
    電化學(xué)及其復(fù)合光整加工技術(shù)主要是靠金屬工件的電化學(xué)陽極溶解原理來加工,屬于離子的去除。且因?yàn)槭欠墙佑|加工,沒有加工變形層、變質(zhì)層和殘余應(yīng)力;工具無磨損,可以長(zhǎng)期應(yīng)用 ;不產(chǎn)生飛邊及毛刺。圖1為各種加工方法所得表面形貌對(duì)比。 U_/<tWl\[3  
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    圖2為大連理工大學(xué)周錦進(jìn)教授課題組用電化學(xué)機(jī)械方法對(duì)軸承進(jìn)行的光整加工。它取代滾道超精工藝,可以大幅度提高滾道表面質(zhì)量,改善和彌補(bǔ)磨加工缺陷,粗糙度、波紋度及圓度與滾道超精后的“三度”相比量化后的精度儲(chǔ)備在80%以上。采用電化學(xué)機(jī)械加工比一般超精加工的壽命可提高5倍以上。雖然這里以軸承為例,但該技術(shù)同樣完全可以應(yīng)用到模具表面的精整加工中。 +"!=E erKi  
    eL7rX"!  
    2. 模具表面精加工的發(fā)展趨勢(shì) FQ72VY  
    1. 模具研磨拋光將向自動(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)三維曲面模具的自動(dòng)化研磨拋光。另外,由于模具型腔形狀復(fù)雜,任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)注意發(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)合拋光工藝與裝備,以提高模具表面質(zhì)量。 |RdiM&C7  
    2. 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(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)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)合加工技術(shù)在今后的模具制造中前景廣闊。
    模具表面精加工中的磨削加工 %L^S;v3  
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    磨削加工采用的機(jī)床有三種主要類型 :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)格控制磨削變形和磨削裂紋的產(chǎn)生,即使是十分微小的裂紋,在后續(xù)的加工使用中也會(huì)顯露出來。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。由計(jì)算可知,300mm長(zhǎng)的鋼件,溫差3℃時(shí),材料有10.8mm左右的變化,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。 ZYBK'&J4m  
    精磨時(shí)選擇好恰當(dāng)?shù)哪ハ魃拜喪种匾,針?duì)模具鋼材的高釩高鉬狀況,選用GD單晶剛玉砂輪比較適用,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,隨著新材料的應(yīng)用,CBN砂輪,也即立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工效果,在數(shù)控成型磨,坐標(biāo)磨床,CNC內(nèi)外圓磨床上精加工,效果優(yōu)于其它種類砂輪。磨削加工中, 要注意及時(shí)修整砂輪,保持砂輪的銳利,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)度降低。 7fB:wPlG;  
    板類零件的加工大部分采用平面磨床加工,在加工中常會(huì)遇到一種長(zhǎng)而薄的薄板零件,此類零件的加工較難。因?yàn)榧庸r(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,厚度測(cè)量一致,但平行度達(dá)不到要求,解決的辦法可采用隔磁磨削法,磨削時(shí)以等高塊墊在工件下面,四面擋塊抵死,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,這樣可改善磨削效果,達(dá)到平行度要求。 z3lMD'uU3  
    軸類零件具有回轉(zhuǎn)面,其加工廣泛采用內(nèi)外圓磨床及工具磨床。加工過程中,頭架及頂尖相當(dāng)于母線,如果其存在跳動(dòng)問題,加工出來的工件同樣會(huì)產(chǎn)生此問題,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位置,以利于磨削的順利排出。加工薄壁軸類零件,最好采用夾持工藝臺(tái),夾緊力不可過大,否則容易在工件圓周上產(chǎn)生“內(nèi)三角”變形。
     
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