在模(mó)具製造過程中,模具的成形部位往(wǎng)往需(xū)要進行表麵拋光(guāng)處(chù)理。掌握好拋光技術,可提高(gāo)模具質量和使用壽命,進而提高產品質量。
01模具拋光方法及工作原理(lǐ)
模具拋光通常使用油石條、羊毛輪、砂紙等,使材料表麵發生塑性變形而(ér)去掉工件表麵凸出(chū)部得到平滑麵,一般(bān)以手工操作為主。表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法,超精研拋是采用特製的磨具,在含有磨料的研拋液中,緊壓在工件被加工表麵上,作高速旋轉運(yùn)動。拋光可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度。
02模具拋光常用的工具及規(guī)格(gé)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(jīn)銼刀(dāo),鑽石磨針,竹片,纖維油石,圓轉動打磨機。
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(fāng)形尖嘴;5)研磨(mó)膏:1#(白色) 3#(黃色) 6#(橙色) 9#(綠色(sè)) 15#(藍色) 25#(褐色(sè)) 35#(紅色) 60#(紫(zǐ)色);6)銼刀:方,圓,扁,三(sān)角及(jí)其他形狀;7)鑽石磨針:一般為3/32柄或1/8柄(bǐng),有圓波形,圓柱形,長直柱形,長圓椎形;8)竹片:各式形狀(zhuàng)適合操作者及模具形狀(zhuàng)而造,作用是壓著砂紙,在工件上研磨,達到所要求的(de)表麵粗糙度(dù);9)纖維油(yóu)石:200#(黑色) 400#(藍色) 600#(白色) 800#(紅色)
03拋光的工藝過程
(1)粗拋
精銑、電火(huǒ)花(huā)加工、磨削等工藝後的表麵可以選(xuǎn)擇轉速在35 000~40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋(pāo)光。然後是手工油石研磨,條狀油石加煤油作為潤滑(huá)劑或冷卻劑。使用順序(xù)為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。
(2)半精拋
半精拋主要使用砂紙和(hé)煤油(yóu)。砂紙的號數依次為:400#→600#→800#→1000#→1200#→1500#。實(shí)際上#1500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52HRC以上),而不適用於預硬鋼,因為這(zhè)樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷(shāng),無(wú)法達到預期拋光效果。
(3)精拋
精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨,則通常的研磨順序是(shì)9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和拋光(guāng)布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂(shā)紙留下(xià)的發狀磨痕。接著用粘(zhān)氈(zhān)和鑽石研磨膏進行拋光,順序為1 μm(14 000#)→1/2 μm(60 000#)→1/4 μm(100 000#)。
(4)拋(pāo)光的工(gōng)作環境
拋光(guāng)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(ér)且要注意清(qīng)洗幹淨上(shàng)一道工序殘留在工件表麵的(de)砂粒。
一般從用油石(shí)到1200#砂紙完(wán)成後粗拋光後,工件(jiàn)需轉到無塵間進行拋光,確保空氣中(zhōng)無灰塵微粒粘在模具表麵。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即可進(jìn)行(háng)。若進(jìn)行更加精密的拋光則必需在絕對潔淨(jìng)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麵。
拋光工藝完成後工件表麵要做好防塵保護工作。當拋光過程停止時,應仔細(xì)去(qù)除所有研磨劑和潤滑劑,保證工件表麵潔淨,隨後應在(zài)工(gōng)件(jiàn)表麵噴淋(lín)一層模具防鏽塗層。
05影響模具表麵拋光性的因素
(1)工件表麵狀況
材料在機械加工過程中(zhōng),表(biǎo)層會(huì)因熱量、內應力(lì)或其他因素而損壞,切削參數不(bú)當會影(yǐng)響拋光效果。電火花加工後(hòu)的表麵比機械加工或熱處理後的表麵更(gèng)難研磨,因此電(diàn)火花(huā)加工結束前(qián)應采用電火花精修整,否則表麵會形成(chéng)硬化薄(báo)層(céng)。如電火(huǒ)花精修規準選擇不當,熱影響層的深度最大可達0.4 mm。硬化薄層的硬(yìng)度比基體硬度(dù)高,必須去除。因此最好(hǎo)增加一(yī)道粗磨加(jiā)工,為(wéi)拋光加(jiā)工提供一個良好(hǎo)基礎。
(2)鋼材的品質(zhì)
優質的鋼材是(shì)獲得良好拋光質量的前提條件,鋼材中的各種夾雜物和氣孔都會影響拋光(guāng)效果。要達到良好的拋光效果,工(gōng)件必須在開始機械加工時要(yào)注明拋光的表麵粗(cū)糙度,當一件工(gōng)件確定需要鏡麵拋光時(shí),必須要選拋光性能好的鋼材並且都經過熱處(chù)理否則達不到預期的效果。
(3)熱(rè)處理工藝
如果熱(rè)處理不當,鋼材表麵硬(yìng)度不均或特性上有差異,會給拋(pāo)光造成困難。
(4)拋光的技術
由於拋光(guāng)主要是靠人(rén)工完成,所以人的技能目前還是影響拋(pāo)光(guāng)質量的主要原因。
一般認(rèn)為(wéi)拋光技術影響表麵粗糙度,其實好的拋光技術還要配合優質的鋼(gāng)材以及正(zhèng)確的(de)熱處理工藝,才能得(dé)到滿(mǎn)意的拋光效(xiào)果;反之,拋(pāo)光技術不好,就算(suàn)鋼材再好也做不到鏡麵效果。
06不同類型拋光應(yīng)注意的事(shì)項
(1)模(mó)具砂紙打磨和油石研磨(mó)應注意的(de)事項
1)對於(yú)硬度(dù)較高的模具表麵隻能用清潔和軟的油石打磨工具。2)在打磨中轉換砂號級別時,工件和操作者的雙手必須清洗幹淨,避免將粗(cū)砂粒帶到下一級較細的打磨操(cāo)作中。3)在進行每一道打磨工序時(shí),砂紙應從不同的(de)45°方向去打磨,直至消除上一級的(de)砂紋,當上一級的(de)砂紋清除後,必須再延長(zhǎng)25%的打磨時間,然後才(cái)可轉換(huàn)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生波浪等高低不平。
(2)鑽石研磨拋光(guāng)應注意的事項
鑽石研磨拋光必須(xū)盡量在較輕(qīng)的壓力下進行,特別是拋光(guāng)預硬鋼件和用細(xì)研磨膏拋光時。在用8 000#研磨膏拋光(guāng)時,常用載荷為(wéi)100~200 g/cm2,但要保持此載荷的精準度很難做到。為了方便做(zuò)到(dào)這一點,可以在木條上做(zuò)一個薄且窄的手柄,或者在(zài)竹條上切去一部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控製拋光壓力,以確保模具表麵(miàn)壓力不會過高。當使用(yòng)鑽石研磨拋光時,不僅工作表麵要(yào)求潔淨,工作者的雙手也必須十分清潔。
(3)塑料模拋光應注意(yì)的事項(xiàng)
塑料模(mó)具的拋光與其他行業中所要求的表麵拋光有很大(dà)的不同,嚴格說,塑料模(mó)具的拋光應該稱為鏡麵加工。它不僅對拋光本身有很高的要求並且對(duì)表麵平(píng)整度、光滑(huá)度以及幾何精確度也有很高的標準。
鏡麵拋光的標準分為4級:A0=Ra0.008 μmA1=Ra0.016 μmA3=Ra0.032 μmA4=Ra0.063 μm
由於電解拋光、流體拋光等方法很難精確控製零件的幾何精確度(dù),而(ér)化學拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表麵質量又達不(bú)到要求,所以精(jīng)密模具的鏡麵加(jiā)工還是以機械拋光為主。
拋光中注意事項如下(xià):
1) 當一新模腔開始加工時(shí),應先檢查工件表(biǎo)麵,用煤油清洗幹淨表麵,使油石麵不會(huì)粘上汙物導致失去切削的功能(néng)。2) 研粗紋時要按先難後易(yì)的順序進行,特別一(yī)些難研的死(sǐ)角,較深(shēn)底(dǐ)部要先研,最後是側麵和大平麵。3) 部分工件可能有多件(jiàn)組拚在一起研光,要先分別研單個工件的粗(cū)紋或火花紋,後將所有工件拚齊研至平滑。4) 大平麵或側平麵的工件,用(yòng)油石研去粗紋後再用平直的鋼(gāng)片做透光檢測,檢查是否有不平(píng)或倒(dǎo)扣(kòu)的不良情(qíng)況出現,如有倒扣則會導致製件脫(tuō)模困(kùn)難或製件拉傷。5) 為防止模具工件(jiàn)研出倒扣或有一些貼合(hé)麵需保護的情況(kuàng),可用鋸片粘貼或用砂紙貼在(zài)邊上,這(zhè)樣可得到理想的保護效果。6) 研模具平麵用前後拉(lā)動,拖動(dòng)油石的柄盡量放平,不要超出25°,因斜度太大,力由上(shàng)向下衝,易導致(zhì)研出很多粗紋在工件(jiàn)上(shàng)。7) 如果工件的平麵用銅片或竹片壓著砂紙拋光,砂紙不應大過工具麵積,否則會研到不應研的地方。8) 盡(jìn)量不要用打磨(mó)機修分模麵,因(yīn)砂輪頭修整的分模麵比較粗糙以及有波浪高低不平,如必要用時(shí),必(bì)須將砂輪頭粘修至同心度平衡。9) 研磨的工具形狀應(yīng)跟模具的表麵(miàn)形狀接近一致,這樣才能確保工件不被研變形。
07如何(hé)解決(jué)拋光中出現的常見問題
(1)拋光過度
在日(rì)常拋光過程中遇到的(de)最大問(wèn)題就是“拋光過度”,就是指拋光的時間越長,模具表麵的質量就越差。發生(shēng)拋光過度有二種現象:即是“橘皮”和“點蝕”。拋光過度多發生於機械拋光。
(2)工(gōng)件出現“橘(jú)皮”的原因(yīn)
不規則粗糙的表麵被稱為“橘皮”,產生“橘皮(pí)”有許多的原因,最常見的原因是由(yóu)於模(mó)具表麵過熱或滲碳過度而(ér)引起,拋光壓力過大及拋光時間過長是產生“橘皮”的主要原(yuán)因(yīn)。比如(rú):拋光輪拋光,拋光輪產生的熱量會很容易造成“橘皮”。較硬的鋼材(cái)能承受的拋光壓力會大一些,相對較軟的鋼材容易發生拋光過度(dù),研究證明產生拋光過度的時間會因鋼材的硬度(dù)不同而有所不同。
(3)消除工件“橘皮”的措施
當發現表麵質量拋得不(bú)好時,許(xǔ)多人就會增(zēng)加拋光的壓(yā)力和延長拋光的時間,這種作法往往會使表麵的質量變得(dé)更差。
可采(cǎi)用以下的方法去補救:1) 把有缺陷的表麵去除,研磨的粒度比先前使用(yòng)砂號略(luè)粗(cū)一級,然後進(jìn)行研磨,拋光的力度要比先前的低一些(xiē)。2) 以低於回火溫度25 ℃的溫(wēn)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,最後以較輕的力度(dù)進行拋光。
(4)工件表麵“點蝕”形成的原因
由於在鋼材中有(yǒu)些非(fēi)金(jīn)屬的雜質,通常是(shì)硬而(ér)脆的氧化(huà)物(wù),在拋光過程中從鋼材表麵被拉出,形成微坑或點蝕,產生“點蝕”的主要因素有(yǒu)以下幾點:
1) 拋(pāo)光(guāng)的壓力過大,拋光時間過長。2) 鋼材的純淨(jìng)度不夠,硬性雜質的含量(liàng)高。3) 模具(jù)表麵生鏽。4) 黑皮料未清除(chú)。
(5)消除(chú)工件點蝕的措施
1) 小心地將表麵重新研磨,砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一級,采用軟質及削銳的油石進行最後步驟的研磨才(cái)再(zài)進行拋光程序。2) 當(dāng)砂粒尺(chǐ)寸小於1 mm應避免采用(yòng)最軟的拋光工具。3) 盡可能采用最短的拋光(guāng)時間和最小的拋光力度。
模具製造過程中型腔的拋光是非常重要的一道工序,它關係到模具的質量和壽(shòu)命,也決定製品質量(liàng)的好壞。掌握拋光的工作原理和工藝過程,選擇合理(lǐ)的拋(pāo)光方法,可以提高模具質量和壽命,進而提高製品的質量。