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2018-04-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在模具制造過程中,模具的成形部位往往需要進行表面拋光處理。掌握好拋光技術(shù),可提高模具質(zhì)量和使用壽命,進而提高產(chǎn)品質(zhì)量。
1. 模具拋光方法及工作原理
模具拋光通常使用油石條、羊毛輪、砂紙等,使材料表面發(fā)生塑性變形而去掉工件表面凸出部得到平滑面,一般以手工操作為主。表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法,超精研拋是采用特制的磨具,在含有磨料的研拋液中,緊壓在工件被加工表面上,作高速旋轉(zhuǎn)運動。拋光可達到Ra0.008 μm的表面粗糙度。
2. 模具拋光常用的工具及規(guī)格類別
1)模具拋光常用的工具有:砂紙,油石,絨氈輪,研磨膏,合金銼刀,鉆石磨針,竹片,纖維油石,圓轉(zhuǎn)動打磨機。
2)砂紙:150#,180#,320#,400#,600#,800#,1 000#,1 200#,1 500#;
3)油石:120#,220#,400#,600#;
4)絨氈輪:圓柱形,圓椎形,方形尖嘴;
5)研磨膏:1#(白色) 3#(黃色) 6#(橙色) 9#(綠色) 15#(藍色) 25#(褐色) 35#(紅色) 60#(紫色);
6)銼刀:方,圓,扁,三角及其他形狀;
7)鉆石磨針:一般為3/32柄或1/8柄,有圓波形,圓柱形,長直柱形,長圓椎形;
8)竹片:各式形狀適合操作者及模具形狀而造,作用是壓著砂紙,在工件上研磨,達到所要求的表面粗糙度;
9)纖維油石:200#(黑色) 400#(藍色) 600#(白色) 800#(紅色)
3. 拋光的工藝過程
(1)粗拋
精銑、電火花加工、磨削等工藝后的表面可以選擇轉(zhuǎn)速在35 000~40 000 r/min的旋轉(zhuǎn)表面拋光機進行拋光。然后是手工油石研磨,條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。
(2)半精拋
半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數(shù)依次為:400#→600#→800#→1000#→1200#→1500#。實際上#1500砂紙只用適于淬硬的模具鋼(52HRC以上),而不適用于預硬鋼,因為這樣可能會導致預硬鋼件表面損傷,無法達到預期拋光效果。
(3)精拋
精拋主要使用鉆石研磨膏。若用拋光布輪混合鉆石研磨粉或研磨膏進行研磨,則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發(fā)狀磨痕。接著用粘氈和鉆石研磨膏進行拋光,順序為1 μm(14 000#)→1/2 μm(60 000#)→1/4 μm(100 000#)。
(4)拋光的工作環(huán)境
拋光過程應分開在兩個工作地點完成,即粗磨加工地點和精拋加工地點分開,而且要注意清洗干凈上一道工序殘留在工件表面的砂粒。
一般從用油石到1200#砂紙完成后粗拋光后,工件需轉(zhuǎn)到無塵間進行拋光,確?？諝庵袩o灰塵微粒粘在模具表面。精度要求在1 μm以上(包括1 μm)的拋光工藝在清潔的拋光室內(nèi)即可進行。若進行更加精密的拋光則必需在絕對潔凈的空間,因為灰塵、煙霧,頭皮屑和口水沫都有可能報廢高精密拋光表面。
拋光工藝完成后工件表面要做好防塵保護工作。當拋光過程停止時,應仔細去除所有研磨劑和潤滑劑,保證工件表面潔凈,隨后應在工件表面噴淋一層模具防銹涂層。
5. 影響模具表面拋光性的因素
(1)工件表面狀況
材料在機械加工過程中,表層會因熱量、內(nèi)應力或其他因素而損壞,切削參數(shù)不當會影響拋光效果。電火花加工后的表面比機械加工或熱處理后的表面更難研磨,因此電火花加工結(jié)束前應采用電火花精修整,否則表面會形成硬化薄層。如電火花精修規(guī)準選擇不當,熱影響層的深度最大可達0.4 mm。硬化薄層的硬度比基體硬度高,必須去除。因此最好增加一道粗磨加工,為拋光加工提供一個良好基礎。
(2)鋼材的品質(zhì)
優(yōu)質(zhì)的鋼材是獲得良好拋光質(zhì)量的前提條件,鋼材中的各種夾雜物和氣孔都會影響拋光效果。要達到良好的拋光效果,工件必須在開始機械加工時要注明拋光的表面粗糙度,當一件工件確定需要鏡面拋光時,必須要選拋光性能好的鋼材并且都經(jīng)過熱處理否則達不到預期的效果。
(3)熱處理工藝
如果熱處理不當,鋼材表面硬度不均或特性上有差異,會給拋光造成困難。
(4)拋光的技術(shù)
由于拋光主要是靠人工完成,所以人的技能目前還是影響拋光質(zhì)量的主要原因。
一般認為拋光技術(shù)影響表面粗糙度,其實好的拋光技術(shù)還要配合優(yōu)質(zhì)的鋼材以及正確的熱處理工藝,才能得到滿意的拋光效果;反之,拋光技術(shù)不好,就算鋼材再好也做不到鏡面效果。
6. 不同類型拋光應注意的事項
(1)模具砂紙打磨和油石研磨應注意的事項
1)對于硬度較高的模具表面只能用清潔和軟的油石打磨工具。
2)在打磨中轉(zhuǎn)換砂號級別時,工件和操作者的雙手必須清洗干凈,避免將粗砂粒帶到下一級較細的打磨操作中。
3)在進行每一道打磨工序時,砂紙應從不同的45°方向去打磨,直至消除上一級的砂紋,當上一級的砂紋清除后,必須再延長25%的打磨時間,然后才可轉(zhuǎn)換下一道更細的砂號。
4)打磨時變換不同的方向可避免工件產(chǎn)生波浪等高低不平。
(2)鉆石研磨拋光應注意的事項
鉆石研磨拋光必須盡量在較輕的壓力下進行,特別是拋光預硬鋼件和用細研磨膏拋光時。在用8 000#研磨膏拋光時,常用載荷為100~200 g/cm2,但要保持此載荷的精準度很難做到。為了方便做到這一點,可以在木條上做一個薄且窄的手柄,或者在竹條上切去一部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控制拋光壓力,以確保模具表面壓力不會過高。當使用鉆石研磨拋光時,不僅工作表面要求潔凈,工作者的雙手也必須十分清潔。
(3)塑料模拋光應注意的事項
塑料模具的拋光與其他行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同,嚴格說,塑料模具的拋光應該稱為鏡面加工。它不僅對拋光本身有很高的要求并且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標準。
鏡面拋光的標準分為4級:
A0=Ra0.008 μm
A1=Ra0.016 μm
A3=Ra0.032 μm
A4=Ra0.063 μm
由于電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精確度,而化學拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質(zhì)量又達不到要求,所以精密模具的鏡面加工還是以機械拋光為主。
拋光中注意事項如下:
1) 當一新模腔開始加工時,應先檢查工件表面,用煤油清洗干凈表面,使油石面不會粘上污物導致失去切削的功能。
2) 研粗紋時要按先難后易的順序進行,特別一些難研的死角,較深底部要先研,最后是側(cè)面和大平面。
3) 部分工件可能有多件組拼在一起研光,要先分別研單個工件的粗紋或火花紋,后將所有工件拼齊研至平滑。
4) 大平面或側(cè)平面的工件,用油石研去粗紋后再用平直的鋼片做透光檢測,檢查是否有不平或倒扣的不良情況出現(xiàn),如有倒扣則會導致制件脫模困難或制件拉傷。
5) 為防止模具工件研出倒扣或有一些貼合面需保護的情況,可用鋸片粘貼或用砂紙貼在邊上,這樣可得到理想的保護效果。
6) 研模具平面用前后拉動,拖動油石的柄盡量放平,不要超出25°,因斜度太大,力由上向下沖,易導致研出很多粗紋在工件上。
7) 如果工件的平面用銅片或竹片壓著砂紙拋光,砂紙不應大過工具面積,否則會研到不應研的地方。
8) 盡量不要用打磨機修分模面,因砂輪頭修整的分模面比較粗糙以及有波浪高低不平,如必要用時,必須將砂輪頭粘修至同心度平衡。
9) 研磨的工具形狀應跟模具的表面形狀接近一致,這樣才能確保工件不被研變形。
7. 如何解決拋光中出現(xiàn)的常見問題
(1)拋光過度
在日常拋光過程中遇到的最大問題就是“拋光過度”,就是指拋光的時間越長,模具表面的質(zhì)量就越差。發(fā)生拋光過度有二種現(xiàn)象:即是“橘皮”和“點蝕”。拋光過度多發(fā)生于機械拋光。
(2)工件出現(xiàn)“橘皮”的原因
不規(guī)則粗糙的表面被稱為“橘皮”,產(chǎn)生“橘皮”有許多的原因,最常見的原因是由于模具表面過熱或滲碳過度而引起,拋光壓力過大及拋光時間過長是產(chǎn)生“橘皮”的主要原因。比如:拋光輪拋光,拋光輪產(chǎn)生的熱量會很容易造成“橘皮”。較硬的鋼材能承受的拋光壓力會大一些,相對較軟的鋼材容易發(fā)生拋光過度,研究證明產(chǎn)生拋光過度的時間會因鋼材的硬度不同而有所不同。
(3)消除工件“橘皮”的措施
當發(fā)現(xiàn)表面質(zhì)量拋得不好時,許多人就會增加拋光的壓力和延長拋光的時間,這種作法往往會使表面的質(zhì)量變得更差。
可采用以下的方法去補救:
1) 把有缺陷的表面去除,研磨的粒度比先前使用砂號略粗一級,然后進行研磨,拋光的力度要比先前的低一些。
2) 以低于回火溫度25 ℃的溫度進行應力消除,在拋光前使用最細的砂號進行研磨,直到達到滿意的效果,最后以較輕的力度進行拋光。
(4)工件表面“點蝕”形成的原因
由于在鋼材中有些非金屬的雜質(zhì),通常是硬而脆的氧化物,在拋光過程中從鋼材表面被拉出,形成微坑或點蝕,產(chǎn)生“點蝕”的主要因素有以下幾點:
1) 拋光的壓力過大,拋光時間過長。
2) 鋼材的純凈度不夠,硬性雜質(zhì)的含量高。
3) 模具表面生銹。
4) 黑皮料未清除。
(5)消除工件點蝕的措施
1) 小心地將表面重新研磨,砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一級,采用軟質(zhì)及削銳的油石進行最后步驟的研磨才再進行拋光程序。
2) 當砂粒尺寸小于1 mm應避免采用最軟的拋光工具。
3) 盡可能采用最短的拋光時間和最小的拋光力度。
模具制造過程中型腔的拋光是非常重要的一道工序,它關(guān)系到模具的質(zhì)量和壽命,也決定制品質(zhì)量的好壞。掌握拋光的工作原理和工藝過程,選擇合理的拋光方法,可以提高模具質(zhì)量和壽命,進而提高制品的質(zhì)量。
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