在模具制造过程中,形状加工后的平滑加工和镜面加工称为模具零件表面的研磨与抛光加工(简称模具的研磨与抛光)。
随着市场对工业产品的多样化、高档化、复杂化和短交货周期等条什的要求下,为适应各行业成形制件的加工需要,模具工作型面的精度和粗糙度要求越来越高,尤其是长寿命、高精度模具,其精度已经要求达到微米级,如何提高影响产品质量的模具质量与精度,是一项重要的任务。
模具成形表面的粗糙度对模具寿命和制造质量都有较大影响。磨削成形表面不可避免地要留下磨痕、裂纹和伤痕等缺陷,这些缺陷对于某些精密模具影响较大,它们会造成模具刃口崩刃,尤其是硬质合金材料对此反应更为敏感。为消除这些缺陷,成形表面一部分可以采用超精密磨削达到设计要求,但异形和高精度的模具工作表面都需要进行研磨抛光加工,应在磨削后进行研磨抛光处理,它是模具制造过程中的最后一道工序,研磨抛光工作的好坏直接影响模具使用寿命、成形制品的表面光泽度、尺寸精度等,它是提高模具质量的重要工序。
各种中、小型冷冲压模和型腔模的工作型面采用电火花和线切割加工之后,成形表面形成一层薄薄的变质层,变质层上的许多缺陷也需要用研磨抛光来去除,以保证成形表面的精度和表面粗糙度。
研磨抛光加工一般依靠钳工手工加工来完成,传统方法是用锉刀、纱布、油石或电动软轴磨头等工具,所耗费的工时约占模具加工总工时的30%左右,既费工耗时,又难于保证质量,已成为模具生产的薄弱环节。随着现代制造技术的发展,采用了电解、超声波加工等技术,出现了电解抛光、超声波抛光,以及机械一超声波抛光等抛光新工艺,应用这些工艺,可以减轻劳动强度,提高抛光速度和质量。
1.研磨抛光的目的
1)提高型腔模具的表面质量,以满足制件表面质量与精度要求。
2)提高型腔模具浇口、流道的表面质量,以降低注射的流动阻力。
3)使制件易于脱模。
4)提高模具接合面精度,防止渗漏。提高模具尺寸精度及形状精度,相对地也提高了制件的精度。
5)对产生反应性气体的材料进行模具成形时,可使得模具表面状态良好,具有防止被腐蚀的效果。
6)在金属塑性成形加工中,防止出现沾粘和提高成形性能,并使模具工作零件型面与工件之间的摩擦和润滑状态良好。
7)去除电加工时所形成的熔融再凝固层和微裂纹,以防止在生产过程中此层脱落而影响模具精度和使用寿命。
8)减少了由于局部过载而产生的裂纹或脱落,提高了模具工作零件的表面强度和模具寿命。同时还可防止产生锈蚀。
2.研磨抛光的特点
1)尺寸精度高,加工热量少,表面变形和变质层很轻微,可获得稳定的高精度表面,尺寸精度可达0.025斗m。
2)形状精度高。由于微量切削,研磨运动轨迹复杂,并且不受运动精度的影响,因此可获得较高的形状精度。球体圆度可达0.025¨m,圆柱体圆柱度可达0.1肌m。
3)表面粗糙度低。在研磨过程中磨粒的运动轨迹不重复,有利于均匀磨掉被加工表面的突峰,从而降低表面粗糙度。表面粗糙度尺。值可达0。l¨m。
4)表面耐磨性提高。由于研磨表面质量提高,使摩擦系数减小,又因有效接触表面积增大,故使耐磨性提高。
5)抗疲劳强度提高。由于研磨表面存在着残余压应力,提高了零件表面的抗疲劳强度。
3.研磨抛光的分类
(1)按研磨抛光中的操作方式划分
1)手工研磨抛光。主要靠操作者采用辅助工具进行研磨抛光。加工质量主要依赖操作者的技艺水平,劳动强度比较大,效率比较低。
2)机械研磨抛光。主要依靠机械进行研磨抛光,如挤压研磨抛光、电化学研磨抛光等。机械研磨抛光质量不依赖操作者的个人技艺,工作效率比较高。
(2)按磨料在研磨抛光过程中的运动轨迹划分
1)游离磨料研磨抛光。在研磨抛光过程中,利用研磨抛光工具给游离状态的研磨抛光剂以一定压力,使磨料以不重复的轨迹运动进行微切削作用和微塑性挤压变形。
2)固定磨料研磨抛光。研具本身含有磨料,在加工过程中,研具以一定压力接触被加工表面,磨料和工具的运动轨迹一致。
(3)按研磨抛光的机理划分
1)机械作用研磨抛光。以磨料对被加工表面进行微切削为主的研磨抛光。
2)非机械作用研磨抛光。主要依靠电能、化学能等非机械能形式进行的研奢抛光。
(4)按研磨抛光剂使用的条件划分
1)湿研。将由磨料和研磨液组成的研磨抛光剂连续加注或涂敷于研具表面,磨料在研具和被加工表面之问滚动或滑动,形成对被加工表面的切削运动。这种方法的加工效率较高,加工表面的几何形状和尺寸精度不如干研,多用于租研或半精研。
2)干研。将磨料均匀地压嵌在研具表层中,施以一定压力进行研磨加工。可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度,加工效率低,一般用于精研。
3)半干研。类似湿研,使用糊状研磨膏,用于粗、精研均可。