1、5.1 研磨與拋光 5.2 電解修磨拋光 5.3 超精研拋 5.4 超聲波拋光 5.5 其他光整加工,第5章 模具的研拋,返回目錄,第5章 模具的研拋,隨著市場(chǎng)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的多樣化、高檔化、復(fù)雜化和短交貨周期等條件的要求下，如何提高影響產(chǎn)品質(zhì)量的模具質(zhì)量與精度，是一項(xiàng)重要的任務(wù)。在模具制造過(guò)程中，形狀加工后的平滑加工和鏡面加工稱(chēng)為零件表面的研磨與拋光加工。它是提高模具質(zhì)量的重要工序。傳統(tǒng)的模具表面研拋加工主要依靠手工加工，所耗費(fèi)的工時(shí)約占模具加工總工時(shí)的30%左右，既費(fèi)工耗時(shí)，又難于保證質(zhì)量，已成為模具生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)一些模具表面研拋加工的新方法，如電動(dòng)拋光、電解修磨拋光、超精研

2、拋、超聲波拋光、擠壓研磨等。這大大提高了模具質(zhì)量和使用壽命，縮短了模具制造周期，降低了模具制造成本,返回,研拋的目的： (1)提高塑料模具凹模型腔的表面質(zhì)量，以滿(mǎn)足塑件表面質(zhì)量與精度要求。 (2)提高塑料模具澆口、流道的表面質(zhì)量，以降低注射的流動(dòng)阻力。 (3)使塑件易于脫模。 (4)提高模具接合面精度，防止樹(shù)脂滲漏。提高模具尺寸精度及形狀精度，相對(duì)地也提高了塑料制品的精度。 (5)對(duì)產(chǎn)生反應(yīng)性氣體的塑料進(jìn)行注射成型時(shí)，模具表面狀態(tài)良好，具有防止被腐蝕的效果。 (6)在金屬塑性成型加工中，防止出現(xiàn)沾粘和提高成型性能，并使模具工作零件型面與工件之間的摩擦和潤(rùn)滑狀態(tài)良好。 (7)去除電加工時(shí)所形成的

3、熔融再凝固層和微裂紋，以防止在生產(chǎn)過(guò)程中此層脫落而影響模具精度和使用壽命。 (8)減少了由于局部過(guò)載而產(chǎn)生的裂紋或脫落，提高了模具工作零件的表面強(qiáng)度和模具壽命。同時(shí)還可防止產(chǎn)生銹蝕。,返回,5.1 研磨與拋光,研磨是將研具表面嵌入磨料或敷涂磨料并添加潤(rùn)滑劑，在一定的壓力作用下，使研具與工件接觸并做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)磨料作用，從工件表面切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準(zhǔn)確的幾何形狀和較低的表面粗糙度，這種對(duì)工件表面進(jìn)行最終精密加工的方法叫做研磨。,返回,5.1.1 研磨的基本原理與分類(lèi),1.研磨的基本原理 研磨加工時(shí)，在研具和工件表面間存在有分散的磨料或研磨劑，在兩者之間施加一定的壓力，并

4、使其產(chǎn)生復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣經(jīng)過(guò)磨粒的切削作用及研磨劑的化學(xué)和物理作用，在工件表面上即可去掉極薄的一層余量，獲得較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。實(shí)驗(yàn)研究表明，磨粒的切削饔萌繽5.l(a)所示，分為滑動(dòng)切削作用和滾動(dòng)切削作用兩類(lèi)。前者磨粒基本固定在研具上，靠磨粒在工件表面上的滑移進(jìn)行切削；后者磨?；旧鲜亲杂蔂顟B(tài)的，在研具和工件間滾動(dòng)，靠滾動(dòng)來(lái)切削。在研磨脆性材料時(shí)，除上述作用外，還有如圖5.l(b)所示的情況，磨粒在壓力作用下，使加工面產(chǎn)生裂紋，隨著磨粒的運(yùn)動(dòng)，裂紋不斷地?cái)U(kuò)大、交錯(cuò)，以致形成碎片，成為切屑脫離工件,返回,返回,研磨時(shí)的金屬去除過(guò)程，除磨粒的切削作用外，還常常由于化學(xué)或物理作用

5、所引起。在濕研磨時(shí)，所用的研磨劑內(nèi)除了有磨粒外，還常加有油酸、硬脂酸等酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)使工件表面產(chǎn)生一層很軟的氧化物薄膜，鋼鐵成膜時(shí)間只要0.05s，氧化膜厚度約2nm7nm。凸點(diǎn)處的薄膜很容易被磨粒去除，露出的新鮮表面很快地繼續(xù)氧化，繼續(xù)被去掉，如此循環(huán)，加速了去除的過(guò)程。除此之外，研磨時(shí)在接觸點(diǎn)處的局部高溫高壓，也有可能產(chǎn)生局部擠壓作用，使高點(diǎn)處的金屬流入低點(diǎn)，降低了工件表面粗糙度,返回,(1)濕研磨 濕研磨即在研磨過(guò)程中將研磨劑涂抹在研具或工件上，用分散的磨粒進(jìn)行研磨。這是目前最常用的研磨方法。研磨劑中除磨粒外還有煤油、機(jī)油、油酸、硬脂酸等物質(zhì)。磨粒在研磨過(guò)程中有的嵌入了研具，個(gè)別的

6、嵌入了工件，但大部分存在于研具與工件之間，如圖5.2(a)所示。此時(shí)磨粒的切削作用以滾動(dòng)切削為主，生產(chǎn)效率高，但加工出的工件表面一般沒(méi)有光澤，加工的表面粗糙度一般可達(dá)到Ra=0.025m。,2.研磨的分類(lèi),返回,(2)干研磨 干研磨即在研磨以前，先將磨粒壓入研具，用壓砂研具對(duì)工件進(jìn)行研磨。這種研磨方法一般在研磨時(shí)不加其他物質(zhì)，進(jìn)行干研磨，如圖5.2(b)所示。磨粒在研磨過(guò)程中基本固定在研具上，它的切削作用以滑動(dòng)切削為主。干研磨時(shí)，磨粒的數(shù)目不能很多，且要均勻地壓在研具的表面上形成很薄的一層，并且，磨粒在研磨的過(guò)程中始終嵌在研具內(nèi)，很少脫落。這種方法的生產(chǎn)效率不如濕研磨，但可以達(dá)到很高的尺寸精度

7、和很低的表媧植詼。,返回,返回,(3)拋光 拋光加工多用來(lái)使工件表面顯現(xiàn)光澤，在拋光過(guò)程中，化學(xué)作用比在研磨中要顯著得多。拋光時(shí)，工件的表面溫度比研磨時(shí)要高(拋光速度一般比研磨速度要高)，有利于氧化膜的迅速形成，從而能較快地獲得高的表面質(zhì)量,返回,5.1.2 磨料與研磨劑,1.磨料 (1)磨料的種類(lèi) 磨料的種類(lèi)很多，一般是按硬度來(lái)劃分的。硬度最高的是金剛石，包括人造金剛石和天然金剛石兩種；其次是碳化物類(lèi)，如黑碳化硅、綠碳化硅、碳化硼和碳硅硼等；再次是硬度較高的剛玉類(lèi)，如棕剛玉、白剛玉、單晶剛玉、鉻剛玉、微晶剛玉、黑剛玉、鋯剛玉和燒結(jié)剛玉等；硬度最低的是氧化物類(lèi)(又稱(chēng)軟質(zhì)化學(xué)磨料)，有氧化鉻、氧

8、化鐵、氧化鎂及氧化鈰等。上述是一般的分類(lèi)方法，但也有的按天然磨料和人造磨料來(lái)分類(lèi)。由于天然磨料存在著雜質(zhì)多、磨料不均勻、售價(jià)高、優(yōu)質(zhì)磨料資源缺乏等限制，因此，目前幾乎全部使用人造磨料。常用磨料的種類(lèi)及用途見(jiàn)表5.1。,返回,返回,返回,(2)磨料的粒度 磨料的粒度是指磨料的顆粒尺寸。磨料可按其顆粒尺寸的大小分為磨粒、磨粉、微粉和超微粉四組。其中，磨粒和磨粉這兩組磨料的粒度號(hào)數(shù)用每一英寸篩網(wǎng)長(zhǎng)度上的網(wǎng)眼數(shù)目表示，其標(biāo)志是在粒度號(hào)數(shù)的數(shù)字右上角加“”符號(hào)。比如240#，是指每一英寸篩網(wǎng)長(zhǎng)度上有240個(gè)孔，粒度號(hào)的數(shù)值越大，表明磨粒越細(xì)小。而微粉和超微粉這兩組磨料的粒度號(hào)數(shù)是以顆粒的實(shí)際尺寸來(lái)表示的

9、，其標(biāo)志是在顆粒尺寸數(shù)字的前面加一個(gè)字母“W”。有時(shí)也可將其折合成篩孔號(hào)。例如W20，是表示磨料顆粒的實(shí)際尺寸在20m14m之間，折合篩孔號(hào)為500#,返回,在各種磨料的粒度中又有粗、中、細(xì)不同的顆粒。中粒是研磨粉中的基本粒度，是決定磨料研磨能力的主要因素，在粒度組成中占有較大的比例。實(shí)踐證明：經(jīng)過(guò)離心分選后的研磨粉其研磨能力將比分選前提高20。細(xì)粒在研磨中起很小的研削作用，粗粒除對(duì)研磨工件的質(zhì)量不利外，而且還會(huì)降低研磨效率，應(yīng)在粒度組成中盡量減少它們的數(shù)量。因此，從研磨的效率和工件的質(zhì)量來(lái)說(shuō)，都要求磨料的顆粒均勻。 有關(guān)磨粉、微粉和超微粉的粒度分類(lèi)、顆粒尺寸范圍、分選與測(cè)定方法及其主要用途見(jiàn)

10、表5.2。表5.2中沒(méi)有列出粒度在12#80#的磨粒組，這是因?yàn)樗鼈兊念w粒尺寸較大，不適于作研磨加工的磨料,返回,(3) 磨料的硬度 磨料的硬度是指磨料表面抵抗局部外作用的能力，而磨具(如油石)的硬度則是粘結(jié)劑粘結(jié)磨料在受外力時(shí)的牢固程度，它是磨料的基本特性之一。研磨的加工就是利用磨料與被研工件的硬度差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，磨料的硬度越高，它的切削能力越強(qiáng)。 (4) 磨料的強(qiáng)度 磨料的強(qiáng)度是指磨料本身的牢固程度。也就是當(dāng)磨粒鋒刃還相當(dāng)尖銳時(shí)，能承受外加壓力而不被破碎的能力。強(qiáng)度差的磨料，它的磨粒粉碎得快，切削能力低，使用壽命短。這就要求磨粒除了具有較高的硬度外，還應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，才能更好地進(jìn)行研磨加工。

11、,返回,2.研磨劑 研磨劑是磨料與潤(rùn)滑劑合成的一種混合劑。常用的研磨劑有液體和固體(或膏狀)兩大類(lèi)。,返回,返回,(1)液體研磨劑 液體研磨劑由研磨粉、硬脂酸、航空汽油、煤油等配制而成。其中，磨料主要起切削作用；硬脂酸溶于汽油中，可增加汽油的粘度，以降低磨料的沉淀速度，使磨粒更易均布，此外在研磨時(shí)，硬脂酸還有冷卻潤(rùn)滑和促進(jìn)氧化的作用；航空汽油主要起稀釋作用，將磨粒聚團(tuán)稀釋開(kāi)，以保證磨粒的切削性能；煤油主要起冷卻潤(rùn)滑作用。 (2)固體研磨劑 固體研磨劑是指研磨膏。常用的有拋光用研磨膏、研磨用研磨膏、研磨硬性材料(如硬質(zhì)合金等)用研磨膏三大類(lèi)。一般是選擇多種無(wú)腐蝕性載體(如硬脂酸、硬脂、硬蠟、三乙

12、醇胺、肥皂片、石蠟、凡士林、聚乙二醇硬脂酸脂、雪化膏等)加不同磨料來(lái)配制研磨膏。,返回,5.1.3 研磨工藝 研磨工藝方案采用的正確與否，直接影響到研磨質(zhì)量。如果采用合理的研磨工藝，就能達(dá)到預(yù)期的效果；若研磨工藝不合理，即使是最好的鋼材也會(huì)被毀掉。,返回,1.研具 在研磨加工中，研具是保證研磨工件幾何精度的重要因素。因此，對(duì)研具的材料、精度和表面粗糙度都有較高的要求。 研具材料應(yīng)具備如下技術(shù)條件：組織結(jié)構(gòu)細(xì)致均勻；有很高的穩(wěn)定性和耐磨性；有很好的嵌存磨料的性能；工作面的硬度應(yīng)比工件表面硬度稍低。嵌砂研具的常用材料是鑄鐵，它適于研磨淬火鋼。鑄鐵因有游離碳的存在，故可起到潤(rùn)滑劑的作用。球墨鑄鐵比一

13、般鑄鐵容易嵌存磨粒，而且嵌得均勻牢固，能得到較好的研磨效果。同時(shí)還能增加研具本身的耐用度。 除鑄鐵以外的金屬研具，還有低碳鋼、銅、黃銅、青銅、鉛、錫、鉛錫合金、鋁、巴氏合金等材料。非金屬研具主要使用木、竹、皮革、毛氈、玻璃、滌綸織物等。其目的主要是使加工表面光滑。,返回,2.研磨運(yùn)動(dòng)軌跡 研磨時(shí)，研具與工件之間所做的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為研磨運(yùn)動(dòng)。在研磨運(yùn)動(dòng)中，研具(或工件)上的某一點(diǎn)在工件(或研具)表面上所走過(guò)的路線(xiàn)，就是研磨運(yùn)動(dòng)的軌跡。研磨時(shí)選用不同的運(yùn)動(dòng)軌跡能使工件表面各處都受到均勻的研削。,返回,研磨運(yùn)動(dòng)應(yīng)滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)。 (1)研磨運(yùn)動(dòng)應(yīng)保證工件均勻地接觸研具的全部表面。這樣可使研具表面均勻受

14、載、均勻磨損，因而能長(zhǎng)久地保持研具本身的表面精度。 (2)研磨運(yùn)動(dòng)應(yīng)保證工件受到均勻研磨，即被研工件表面上每一點(diǎn)的研磨量均應(yīng)相同。這對(duì)于保證工件的幾何形狀精度和尺寸均勻性來(lái)說(shuō)是至為重要的。 (3)研磨運(yùn)動(dòng)應(yīng)使運(yùn)動(dòng)軌跡不斷有規(guī)律地改變方向，避免過(guò)早地出現(xiàn)重復(fù)。這樣可使工件表面上的無(wú)數(shù)切削條痕能有規(guī)律地相互交錯(cuò)抵消，即越研越平滑，從而達(dá)到提高工件表面質(zhì)量的目的。 (4)研磨運(yùn)動(dòng)應(yīng)根據(jù)不同的研磨工藝要求，具體選取最佳運(yùn)動(dòng)速度。例如，當(dāng)研磨細(xì)長(zhǎng)的大尺寸工件時(shí)，需要選取低速研磨；而研磨小尺寸或低精度工件時(shí)，則要選取中速或高速進(jìn)行研磨，以提高生產(chǎn)效率。,返回,(5)整個(gè)研磨運(yùn)動(dòng)自始至終應(yīng)力求平穩(wěn)，特別是研

15、磨面積小而細(xì)長(zhǎng)的工件，更要注意使運(yùn)動(dòng)方向的改變要緩慢，避免拐小彎，運(yùn)動(dòng)方向要盡量偏于工件的長(zhǎng)邊方向并放慢運(yùn)動(dòng)速度。否則，會(huì)因運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)造成被研表面的不平，或掉邊、掉角等質(zhì)量弊病。 (6)在研磨運(yùn)動(dòng)中，研具與工件之間應(yīng)處于彈性浮動(dòng)狀態(tài)，而不應(yīng)是強(qiáng)制的限位狀態(tài)。這樣可以使工件與研具表面能夠更好地接觸，把研具表面的幾何形狀準(zhǔn)確地傳遞給工件，從而不受研磨機(jī)床精度的過(guò)多影響。 常用的手工研磨運(yùn)動(dòng)形式有直線(xiàn)、擺線(xiàn)、螺旋線(xiàn)和仿“8”字形等幾種。不論哪一種軌跡的研磨運(yùn)動(dòng)，其共同特點(diǎn)都是工件的被加工面與研具工作面做相密合的研磨運(yùn)動(dòng)。這樣的研磨運(yùn)動(dòng)既能獲得比較理想的研磨效果，又能保持研具的均勻磨損，提高研具的耐

16、用度。,返回,3.研磨余量 (1)研磨預(yù)加工余量的確定 工件在研磨前的預(yù)加工很重要，它將直接影響到以后的研磨加工精度和研磨余量。如果研磨前的預(yù)加工精度很低，不但研磨工序消耗的工時(shí)多，而且研具的磨損也快，往往達(dá)不到研磨后預(yù)期的工藝效果。而且在研磨的整個(gè)過(guò)程中，只能研掉很薄的表面層。因此，為了保證研磨的精度和加工余量，工件在研磨前的預(yù)加工，應(yīng)有足夠的尺寸精度、幾何形狀精度和表面精度。 研磨前預(yù)加工的精度要求和余量的大小，要結(jié)合工件的材質(zhì)、尺寸、最終精度、工藝條件以及研磨效率等來(lái)確定。對(duì)面積大或形狀復(fù)雜且精度要求高的工件，研磨余量應(yīng)取較大值。預(yù)加工的質(zhì)量高，研磨量取較小值。,返回,(2)研磨中研磨余

17、量的確定 為了達(dá)到最終的精度要求，工件往往需要經(jīng)過(guò)粗研、半精研、精研等多道研磨工序才能完成。而研磨工序之間的加工余量也應(yīng)本著研磨前預(yù)加工應(yīng)考慮的那幾個(gè)方面來(lái)確定。余量小，下道工序研不出應(yīng)有的效果，余量大，下道工序很難加工。因而確定合理的研磨余量，不僅能夠保證研磨精度，而且可以獲得較高的生產(chǎn)效率。表5.3是淬硬鋼件雙向平面研磨余量的實(shí)例。,返回,返回,4.研磨的壓力、速度和時(shí)間 (1)研磨的壓力 研磨過(guò)程中，工件與研具的接觸面積由小到大，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整研磨壓力，可以獲得較高的效率和較低的表面粗糙度。研磨的壓力不能太大，若研具硬度較高而研磨壓力太大時(shí)，磨粒很快被壓碎，使切削能力降低。特別是在干研磨時(shí)，

18、當(dāng)研具硬度較低而研磨壓力過(guò)大時(shí)，磨粒會(huì)被大量嵌進(jìn)研具表面，使切削能力大大增強(qiáng)，但因研磨動(dòng)作加劇而導(dǎo)致工件和研具受熱變形，直接影響到研磨質(zhì)量和研具的壽命。反之，研磨的壓力也不能太小，壓力太小會(huì)使切削能力降低，同時(shí)生產(chǎn)效率也降低。在一定范圍內(nèi)，研磨沽肷食燒取心沽話(huà)閎0.0lMPa0.5MPa。一般手工粗研磨的壓力約為0.1MPa0.2MPa；精研磨的壓力約為0.01MPa0.05MPa。對(duì)于機(jī)動(dòng)研磨來(lái)說(shuō)，因機(jī)床開(kāi)始起動(dòng)時(shí)摩擦力很大，研磨壓力可調(diào)小些，在研磨過(guò)程中，可調(diào)到某一定值，研磨終了時(shí)為獲得高精度，研磨壓力可再減小些。實(shí)踐表明，在所用壓力范圍內(nèi)，工件表面粗糙度是隨著研磨壓力的降低而降低的。當(dāng)研

19、磨壓力在0.04 MPa 0.2MPa范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)降低工件表面粗糙度收效較為顯著。一般對(duì)較薄的平面工件，允許的最大壓力以0.3MPa為好。,返回,(2)研磨的速度 在一定條件下，提高研磨速度可以提高研磨效率。但是，如果工件的加工精度要求很高，采用較高的研磨速度進(jìn)行研磨則不能得到令人滿(mǎn)意的效果。其缺點(diǎn)如下： 工件與研具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度高時(shí)，將產(chǎn)生較高的熱量，使精度降低； 使研具表面較快地磨損，從而影響工件的幾何形狀和精度； 對(duì)圓盤(pán)研磨來(lái)說(shuō)，可使研磨盤(pán)外圈與內(nèi)圈的速度差增加，因研磨量與研磨所走的路程成正比，所以經(jīng)常是外圈的研磨量大于內(nèi)圈的研磨量。 合理地選擇研磨速度應(yīng)考慮加工精度、工件的材質(zhì)、硬度、

20、研磨面積等，同時(shí)也要考慮研磨的加工方式等多方面因素。一般研磨速度應(yīng)在10m/min150m/min之間。對(duì)于精密研磨來(lái)說(shuō)，其研磨速度應(yīng)選擇在30m/min以下。一般手工粗研磨每分鐘約往復(fù)4060次；精研磨每分鐘約往復(fù)2040次。,返回,(3)研磨的時(shí)間 研磨時(shí)間和研磨速度這兩個(gè)研磨要素是密切相關(guān)的，它們都同研磨中工件所走過(guò)的路程成正比。研磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不僅加工精度趨向穩(wěn)定不再提高，甚至?xí)蜻^(guò)熱變形喪失精度，并使研磨效率降低。實(shí)踐表明，在研磨的初始階段，工件幾何形狀誤差的消除和表面粗糙度的改善較快，而后則逐步緩慢下來(lái)。 通過(guò)研磨原理的分析可知：研磨開(kāi)始階段因有工件的原始粗糙度及幾何形狀誤差，工件與

21、研具接觸面積較小，使磨粒壓下較深。隨著研磨時(shí)間增加，磨粒壓下漸淺，通過(guò)工件橫截表面的磨粒增多，幾何形狀誤差很快變小而表面粗糙度的改善也較快。當(dāng)基本消除幾何形狀誤差之后，工件與研具上的磨粒接觸較多，此時(shí)磨粒壓下深度較淺，各點(diǎn)切削厚度趨于均勻，研磨時(shí)間再加長(zhǎng)，則通過(guò)工件橫截面磨粒數(shù)量增多，對(duì)工件精度的改善變得緩慢了。超過(guò)一定的研磨時(shí)間之后，磨粒鈍化得更細(xì)，壓下更淺，切削能力也更低了，并逐漸趨向穩(wěn)定。,返回,對(duì)粗研磨來(lái)說(shuō)，為獲得較高的研磨效率，其研磨時(shí)間主要根據(jù)磨粒的切削快慢來(lái)決定。對(duì)精研磨來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)表明，研磨時(shí)間在1min3min范圍，對(duì)研磨效果的改變已變緩，超過(guò)3min，對(duì)研磨效果的提高沒(méi)有

22、顯著變化。 如圖5.3所示，用200#金剛石研磨塊手工研磨電火花加工后的毛坯(表面粗糙度Rz為30m)，研磨2min后達(dá)到Rz14m，4min后達(dá)到Rz10m，然后隨著研磨時(shí)間的增加，工件表面粗糙度非常緩慢地變化，18min后達(dá)到Rz0.6m，為200#金剛石磨具所能達(dá)到的最低表面粗糙度值。 為提高研磨效率，縮短總的研磨時(shí)間，對(duì)每種粒度的磨料所對(duì)應(yīng)的最佳研磨時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制。如圖5.3所示，200#金剛石研具，手工研磨的最佳研磨時(shí)間以3min左右為宜。,返回,5.研磨的步驟 僅就研磨來(lái)講，使工件表面呈鏡面，并不是最后拋光一個(gè)工序所能加工出來(lái)的，而是要經(jīng)過(guò)粗研磨、半精研磨、精研磨等多道工序的預(yù)加工

23、。工件表面粗糙度數(shù)值要求的越低，拋光之前的預(yù)研磨工序也就越多，而表面粗糙度數(shù)值的降低是循序漸進(jìn)的。例如，進(jìn)行一次粗研磨，可使工件表面呈暗光澤面，表面粗糙度達(dá)Ra0.1m；進(jìn)行二次粗研磨，可使工件表面呈亮光澤面，表面粗糙度達(dá)Ra0.05m；進(jìn)行一次半精研磨，可使工件表面呈鏡狀光澤面，表面粗糙度達(dá)Ra0.025m；進(jìn)行二次半精研磨，可使工件表面呈霧狀鏡面，表面粗糙度達(dá)Ra0.012m；進(jìn)行最終精研磨(拋光)，可使工件表面呈鏡面，表面粗糙度達(dá)Ra0.008m。,返回,返回,如前所述，磨粒粗，切削能力強(qiáng)，研磨效率高，所獲得的研磨表面質(zhì)量低。磨粒細(xì)，切削能力弱，研磨效率低，所獲得的研磨表面質(zhì)量高。因此，

24、為提高研磨效率，選擇磨料粒度時(shí)，應(yīng)從粗到細(xì)，分級(jí)研磨，最終研磨到工件所要求的表面粗糙度數(shù)值。 圖5.4所示為模具工作零件經(jīng)切削加工或電加工，再經(jīng)磨削加工后，進(jìn)行研磨拋光的實(shí)例。,返回,返回,切削加工和一般電加工的模具工作零件表面粗糙度為Rz10m時(shí)，再經(jīng)磨削加工，使零件表面粗糙度達(dá)到Rz3.2m，經(jīng)過(guò)三次研磨(分別用400#、600#、1000#三種粒度的磨料)，使零件表面粗糙度達(dá)到Rz0.20m，最后通過(guò)二次拋光(分別用1500#、3000#兩種粒度的磨料)，使零件表面粗糙度達(dá)到Rz0.05m。,返回,(1)手工研磨 用油石進(jìn)行研磨 當(dāng)型面存在較大的加工痕跡時(shí)，油石粒度可以用320#左右，按

25、表5.4選用。硬的油石會(huì)加深痕跡。研磨時(shí)需要使用研磨液，研磨液在研磨過(guò)程中起調(diào)和磨料的作用，使磨料分布均勻，也起潤(rùn)滑和冷卻的作用，有時(shí)還起化學(xué)作用，加速研磨過(guò)程。常用的研磨液是L-AN 15機(jī)械油。精研時(shí)可用L-AN 15機(jī)械油1份、煤油3份，透平油或錠子油少量，輕質(zhì)礦物油或變壓器油適量。,6.常用的研磨方法及工具,返回,根據(jù)研磨面大小選擇適當(dāng)大小的油石，以使油石能縱橫交叉移動(dòng)。油石要經(jīng)常修磨，以保持平整或保持所需形狀。 研磨過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常將油石和零件進(jìn)行清洗，否則由于發(fā)熱膠著和堵塞而降低研磨速度。堵塞油石的清理方法是：在普通車(chē)床上裝夾l00mm的軟鋼棒料，作500r/min回轉(zhuǎn)，在棒料端面涂

26、敷混有煤油的碳化硅粉，將油石堵塞面與棒料端面輕輕接觸，10s就可完全清理好。,返回,用砂紙進(jìn)行研磨 研磨用砂紙有氧化鋁、碳化硅、金剛砂砂紙。砂紙粒度采用60600目。研磨時(shí)可用比研磨零件材料軟的竹或硬木壓在砂紙上進(jìn)行。研磨液可使用煤油、輕油。研磨過(guò)程中必須經(jīng)常將砂紙與研磨零件清洗，砂紙粒度從粗到細(xì)逐步加以改變。 用磨粒進(jìn)行研磨 用油石和砂紙不能研磨的細(xì)小部分或文字或花紋，可在研磨棒上用油粘上磨粒進(jìn)行研磨。對(duì)凹的文字、花紋可將磨粒沾在工件上用銅刷反復(fù)刷擦。 磨粒有氧化鋁、碳化硅、金剛砂等，粒度選擇見(jiàn)表5.5。,返回,用研磨膏研磨 用竹棒、木棒作為研磨工具沾上研磨膏進(jìn)行研磨。手工研磨一般將研磨膏涂

27、在研具上。研磨膏在使用時(shí)要用煤油或汽油稀釋。,返回,(2)手持研拋工具的應(yīng)用 近年來(lái)推廣應(yīng)用氣動(dòng)及電動(dòng)手持拋光工具進(jìn)行研磨、拋光，以提高研磨效率。下面介紹一種用于模具研磨、拋光的手持研拋工具電動(dòng)拋光機(jī)。電動(dòng)拋光機(jī)帶有三種不同的研拋頭，電動(dòng)機(jī)通過(guò)軟軸與手持研拋頭連接，可使研拋頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)。使用不同的研拋頭，配上不同的磨削頭，可以進(jìn)行各種不同的研拋工作。 手持往復(fù)式研拋頭 研拋頭的一端與軟軸連接，另一端可安裝研具或銼刀、油石等。研拋頭在軟軸傳動(dòng)下可作頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最大行程為20mm，往復(fù)頻率最高可達(dá)5000次/min。研拋頭工作端可按加工需要在270范圍內(nèi)調(diào)整。這種研拋頭應(yīng)用的研具主要

28、以圓形或方形銅環(huán)、圓形或方形塑料環(huán)配上球頭桿進(jìn)行研拋工作。卸下球頭桿可安裝金剛石銼刀、油石夾頭或砂紙夾頭，如圖5.5所示。,返回,返回,手持直身式旋轉(zhuǎn)研拋頭 研拋頭在軟軸傳動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？裳b夾212mm的特型金剛石砂輪進(jìn)行復(fù)雜曲面的修磨。裝上打光球用的軸套，用塑料研磨套可研拋圓弧部位。裝上各種尺寸的羊毛氈拋光頭可進(jìn)行拋光工作。 手持角式旋轉(zhuǎn)研拋頭 研拋頭呈角式，因此便于伸入型腔。應(yīng)用的研具主要是與銅環(huán)配合使用于研光工序；與塑料環(huán)配合使用于拋光、研光工序；將尼龍纖維圓布、羊毛氈緊固于布用塑料環(huán)上用于拋光。 安裝在上述研拋頭上使用的磨削頭還有以下幾種。 帶軸砂輪 如圖5.6所示，這種砂輪軸的

29、直徑為3mm，砂輪有圓柱形、圓錐形、反圓錐形、球形等各種形狀。這類(lèi)砂輪用陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)氧化鋁制作。砂輪的最大直徑范圍為3mm16mm。這種砂輪可安裝在旋轉(zhuǎn)研拋頭上使用。,返回,返回,旋轉(zhuǎn)銼刀 這種旋轉(zhuǎn)銼刀與帶軸砂輪的形狀相同，有圓柱形、圓錐形、反圓錐形、球形等各種形狀。各種形狀旋轉(zhuǎn)銼刀最大直徑分3mm、6mm、9mm三種。所用材料有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種，它們可以安裝在手持直身式旋轉(zhuǎn)研拋頭和手持角式旋轉(zhuǎn)研拋頭上使用。 往復(fù)運(yùn)動(dòng)銼刀 如圖5.7所示，這種銼刀用高速鋼和金剛石材料制成。模具零件硬度在40HRC以下時(shí)，可以用高速鋼材料制造的銼刀：硬度在40HRC以上時(shí)，則應(yīng)使用金剛石制成的銼刀。這種

30、銼刀可安裝在手持往復(fù)式研拋頭上使用。 旋轉(zhuǎn)刷 圖5.8所示的旋轉(zhuǎn)刷在用磨料研磨時(shí)使用，其直徑范圍為5mm18mm。 毛氈夾緊器 圖5.9所示是毛氈夾緊器，用于夾持毛氈對(duì)模具工作零件表面進(jìn)行精細(xì)拋光。柄部直徑有3mm和6mm兩種?？蓨A持的毛氈直徑為6mm36mm，毛氈長(zhǎng)度為6mm30mm。,返回,返回,7.影響研磨質(zhì)量的因素 在使用磨料進(jìn)行加工的各道研磨工序中，被研表面粗糙度主要是大量磨粒切削刃尖在被研表面上所形成的無(wú)數(shù)切痕互相重疊的結(jié)果?？偟膩?lái)說(shuō)，被研表面粗糙度的高低，取決于磨粒的粗細(xì)，或者說(shuō)取決于磨粒壓下工件表面的深度及通過(guò)工件單位橫截表面的有效磨粒數(shù)量。,返回,在實(shí)際研磨過(guò)程中，并不是選擇

31、了最細(xì)的磨料(如W0.5)就能研出最理想的表面粗糙度來(lái)，還有很多因素影響研磨質(zhì)量。 (1)磨料粒度 在研磨加工中，磨粉和微粉這兩組粒度號(hào)數(shù)較大的磨料，常用于加工余量大的粗研磨加工，零件表面粗糙度可達(dá)Ra0.025m，而粒度號(hào)數(shù)小的超微粉磨料，則適于微量切削的精研磨加工，零件表面粗糙度可達(dá)Ra0.008m。這說(shuō)明磨料的粒度，不僅決定著研磨能力的大小，更重要的是決定著研磨加工質(zhì)量的好壞。磨料的粒度越細(xì)，所獲得的尺寸精度越高，表面粗糙度越低。所以在選用磨料粒度時(shí)，應(yīng)根據(jù)預(yù)加工形成的原始表面粗糙度、加工余量、工件成品要求的表面粗糙度等因素綜合考慮。此外，每批同種粒度的磨料中，基本顆粒的數(shù)量多少對(duì)研磨質(zhì)

32、量的影響也很大。同種粒度的磨料中，粗粒與細(xì)粒都對(duì)研磨加工質(zhì)量不利，粗粒磨料粉碎快，會(huì)降低研磨效率，細(xì)粒磨料切削作用小。因此，在研磨工作中，要求磨料的顆粒基本均勻一致。,返回,(2) 研磨運(yùn)動(dòng)軌跡 不同的研磨運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)研磨表面質(zhì)量的影響亦不相同。其中，直線(xiàn)往復(fù)式研出的表面粗糙度最差。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的方向性強(qiáng)，單純的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)其研磨紋路是平行的，易使切痕重復(fù)加深，不利于表面粗糙度的改善。而其他如螺旋式、“8”字形式、擺線(xiàn)式、正弦曲線(xiàn)式研磨軌跡的共同特點(diǎn)是，運(yùn)動(dòng)的方向在不斷地變化，研磨紋路是縱橫交錯(cuò)的。在一定的研磨條件下，可研出較理想的表面粗糙度來(lái)。 (3) 研磨壓力 在所用壓力范圍內(nèi)工件表面粗糙度

33、隨著研磨壓力的降低而降低。從某種意義上說(shuō)，研磨的切削能力和工件表面粗糙度是由研磨壓力來(lái)決定的。研磨壓力的增加，使在同樣研磨條件下磨粒承受的載荷也增加。如果研磨壓力過(guò)大，使磨粒切入深度加深，切削作用加快，磨料的粉碎也加快，這時(shí)工件所獲得的表面粗糙度就較差。為此，要獲得較低的表面粗糙度值，則需合理地選擇研磨壓力。 (4) 工件材質(zhì)的硬度 當(dāng)研磨軟質(zhì)材料工件時(shí)，磨粒容易嵌入工件表面，使研痕加深，因而破壞了工件的表面。為了得到較低的表面粗糙度值，可采用干研磨或者采用材質(zhì)較軟的研具進(jìn)行研磨。,返回,一般來(lái)說(shuō)，被研表面粗糙度是隨著被研工件材料硬度的增加而得到改善的。因此，對(duì)于淬硬鋼的工件，可通過(guò)提高淬火硬

34、度的方法來(lái)改善研磨條件。 在實(shí)際研磨過(guò)程中，除了上述影響因素外，研磨的速度、潤(rùn)滑劑的選用、研具的質(zhì)量、嵌砂技術(shù)、研磨時(shí)間、研磨運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、工件的原始表面粗糙度及其幾何形狀精度、工作環(huán)境的清潔程度等都會(huì)影響到研磨質(zhì)量。,返回,5.1.4 拋光 在所有的機(jī)械加工痕跡都消除，獲得潔凈的金屬表面以后，就可以開(kāi)始拋光加工。通過(guò)拋光可以獲得很高的表面質(zhì)量，表面粗糙度可達(dá)Ra0.008m，并使加工面呈現(xiàn)光澤。由于拋光是工件的最后一道精加工工序，要使工件達(dá)到尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度的要求，加工余量應(yīng)適當(dāng)。一般在0.005mm0.05mm范圍內(nèi)較為適宜，不能太大?？筛鶕?jù)工件尺寸精度而定，有時(shí)加工余量就

35、留在工件的公差以?xún)?nèi)。 拋光可以是機(jī)械拋光，也可以是手工拋光。拋光時(shí)可用與研磨相同的電動(dòng)或氣動(dòng)磨削工具。,返回,1.拋光工具 (1)手工拋光工具 平面用拋光器 平面用拋光器的制作方法可以用圖5.10來(lái)說(shuō)明。拋光器手柄的材料為硬木，在拋光器的研磨面上，用刀刻出大小適當(dāng)?shù)陌疾郏陔x研磨面稍高的地方刻出用于纏繞布類(lèi)制品的止動(dòng)凹槽。 若使用粒度較粗的研磨劑進(jìn)行研磨加工時(shí)，只需將研磨膏涂在拋光器的研磨面上進(jìn)行研磨加工即可。,返回,返回,若使用極細(xì)的超微粉(如W1)進(jìn)行拋光作業(yè)時(shí)，可將人造皮革纏繞在研磨面上，再把磨粒放在人造皮革上并以尼龍布纏繞，用鐵絲沿止動(dòng)凹槽捆緊后進(jìn)行拋光加工。 若使用更細(xì)的磨料進(jìn)行拋光

36、，可把磨料放在經(jīng)過(guò)尼龍布包扎的人造皮革上，以粗料棉布或法蘭絨再包扎后，進(jìn)行拋光加工。原則上是磨粒越細(xì)，采用越柔軟的包卷用布。每一種拋光器只能使用同種粒度的磨粒。各種拋光器不可混放在一起，應(yīng)使用專(zhuān)用密封容器保管。 球面用拋光器 如圖5.11所示，球面用拋光器的制作方法與平面用拋光器基本相同。拋光凸形工件的研磨面，其曲率半徑一定要比工件曲率半徑大3mm，拋光凹形工件的研磨面其曲率半徑比工件曲率半徑小3mm。,返回,返回,自由曲面用拋光器 對(duì)于平面或球面的拋光作業(yè)，其研磨面和拋光器保持密接的位置關(guān)系，故不在乎拋光器的大小。但是自由曲面是呈連續(xù)變化的，使用太大的拋光器時(shí)，容易損傷工件表面的形狀。因此，

37、對(duì)于自由曲面應(yīng)使用小型拋光器進(jìn)行拋光，拋光器越小，越容易模擬自由曲面的形狀，如圖5.12所示。,返回,(2) 電動(dòng)拋光機(jī)的應(yīng)用 由于模具工作零件型面的手工研磨、拋光工作量大。因此，在模具行業(yè)中正在逐步擴(kuò)大應(yīng)用電動(dòng)拋光機(jī)以提高拋光效率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 電動(dòng)拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)在前面已經(jīng)介紹過(guò)，下面介紹兩種常用的拋光方法。 加工面平面或曲率半徑較大的規(guī)則面時(shí)，采用手持角式旋轉(zhuǎn)研拋頭或手持直身式旋轉(zhuǎn)研拋頭，配用銅環(huán)，拋光膏涂在工件上進(jìn)行拋光加工。 加工面為小曲面或復(fù)雜形狀的型面時(shí)，采用手持往復(fù)式研拋頭，配用銅環(huán)，拋光膏涂在工件上進(jìn)行拋光加工。 (3) 新型拋光磨削頭 它是采用高分子彈性多孔性材料制成的一種新

38、型磨削頭，這種磨削頭具有微孔海綿狀結(jié)構(gòu)，磨料均勻，彈性好，可以直接進(jìn)行鏡面加工。使用時(shí)磨削力均勻，產(chǎn)熱少，不易堵塞，能獲得平滑、光潔、均勻的表面。彈性磨料配方有多種，分別用于磨削各種材料。磨削頭在使用前可用砂輪修整成各種需要的形狀。,返回,2.拋光工藝 (1)影響可拋光性的因素 拋光可達(dá)到的表面粗糙度值取決于下面三個(gè)因素。 拋光工藝要求 拋光是工件的最后一道精加工工序，對(duì)研磨的工藝要求也適用于拋光。 模具工作零件的鋼材等級(jí)或材質(zhì) 鋼材中所含的雜質(zhì)是不理想的成分。要改善模具鋼的性能，可采用真空抽氣冶煉法和電爐去雜質(zhì)冶煉法。 鋼材的熱處理 模具鋼的硬度越高則越難進(jìn)行研磨和拋光，但是較硬的模具鋼可以

39、得到較低的表面粗糙度值。因此，可以通過(guò)提高模具鋼的淬火硬度來(lái)提高鋼材的可拋光性。,返回,(2) 拋光工序的工藝步驟 拋光的工藝步驟要根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)、使用的工具、設(shè)備情況和材料的性能等決定。通常采用兩種方法進(jìn)行拋光。 選定拋光膏的粒度 先用硬的拋光工具拋光，再換用軟質(zhì)拋光工具最終精拋。 選用中硬的拋光工具 先用較粗粒度的拋光膏，再逐步減小拋光膏的粒度進(jìn)行拋光加工。 有必要強(qiáng)調(diào)一下，拋光工序間的清洗相當(dāng)重要。每個(gè)拋光工具，只能用同一種粒度的拋光膏。手拋時(shí)，拋光膏涂在工具上；機(jī)械拋時(shí)，拋光膏涂在工件上。要根據(jù)拋光工具的硬度和拋光膏粒度采用適當(dāng)?shù)膲毫?。磨粒越?xì)，作用于拋光工具上的壓力應(yīng)越輕，采用的拋

40、光劑也應(yīng)越稀。拋光應(yīng)先從模具零件的角部、凸臺(tái)、邊緣或較難拋的部位開(kāi)始，最終拋光方向應(yīng)與塑件的脫模方向或金屬塑性成型過(guò)程中的金屬流動(dòng)方向一致。對(duì)于要求尖銳的邊緣和角，應(yīng)采用較硬的拋光工具。,返回,(3)拋光中可能出現(xiàn)的缺陷及解決方法 拋光中的主要問(wèn)題是所謂“過(guò)拋光”，其結(jié)果是拋光時(shí)間越長(zhǎng)，表面反而越粗糙。這主要產(chǎn)生兩種現(xiàn)象，即產(chǎn)生“桔皮狀”和“針孔狀”缺陷。過(guò)拋光問(wèn)題一般在機(jī)拋時(shí)產(chǎn)生，而手拋很少出現(xiàn)這種過(guò)拋光現(xiàn)象。 “桔皮狀”問(wèn)題 拋光時(shí)壓力過(guò)大且時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這種情況。較軟的材料容易產(chǎn)生這種過(guò)拋光現(xiàn)象。其原因并不是鋼材有缺陷，而是拋光用力過(guò)大，導(dǎo)致金屬材料表面產(chǎn)生微小塑性變形所致。解決方法

41、為：通過(guò)氮化或其他熱處理方式增加材料的表面硬度。對(duì)于較軟的材料，采用軟質(zhì)拋光工具。 “針孔狀”問(wèn)題 由于材料中含有雜質(zhì)，在拋光過(guò)程中這些雜質(zhì)從金屬組織中脫離下來(lái)，形成針孔狀小坑。解決方法為：避免用氧化鋁拋光膏進(jìn)行機(jī)拋。在適當(dāng)?shù)膲毫ο伦髯疃虝r(shí)間的拋光，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材。,返回,5.2 電解修磨拋光 模具零件經(jīng)電火花加工后表面會(huì)產(chǎn)生一層硬化層，硬化層硬度一般為600HV 1300HV(600HV相當(dāng)于洛氏硬度HRC55)。用目前手工拋光方法(銼刀、油石、砂紙等)則效率低，影響了模具的制造周期。電加工表面在精修前，應(yīng)去除硬化層，或采用一種軟化的方法，以大大減少鉗工的修整工作量和縮短模具的制造周期。作

42、為這種方法，有化學(xué)拋光、電解拋光、電解修磨、液體拋光等等?；瘜W(xué)拋光、電解拋光由于采用無(wú)機(jī)酸作電解液，因此對(duì)環(huán)境有一定污染，目前較少采用?，F(xiàn)較為廣泛采用的是電解修磨拋光。,返回,1.電解修磨拋光的原理 電解修磨拋光是通過(guò)陽(yáng)極溶解作用對(duì)金屬進(jìn)行腐蝕。以被加工的工件為陽(yáng)極，修磨工具即磨頭為陰極。兩極由一低壓直流或脈沖電源供電，兩極間通以電解液。修磨工具與工件表面接觸并進(jìn)行銼磨，此時(shí)工件表面被溶解并生成很薄的氧化膜，這層氧化膜不斷地被修磨工具中的磨粒所刮除，使工件表面露出新的金屬表面，并繼續(xù)被電解。這樣，由于電解作用和刮除氧化膜作用的交替進(jìn)行，達(dá)到去除氧化膜和減小表面粗糙度的目的。圖5.13所示為電解

43、修磨拋光的原理圖。,5.2.1 電解修磨拋光的原理及特點(diǎn),返回,返回,2.電解修磨拋光的特點(diǎn) (1)電解修磨拋光是基于電化學(xué)腐蝕原理去除金屬的。它不會(huì)使工件熱變形或產(chǎn)生應(yīng)力，工件硬度也不影響腐蝕速度。 (2)經(jīng)電解修磨拋光后的表面用油石及砂紙能較容易地拋到表面粗糙度Ra0.2m。 (3)用電解修磨拋光法去除硬化層時(shí)，模具工作零件型面原始粗糙度為Ra6.3m 3.2m即可，這相當(dāng)于電火花中標(biāo)準(zhǔn)加工所得到的表面粗糙度。這時(shí)工具電極損耗小，表面波紋度也低。對(duì)于已產(chǎn)生的表面波紋，用電解修磨法也能基本除去。 (4)對(duì)型腔中用一般修磨工具難以精修的部位及形狀，如圖5.14所示的深槽、窄槽及不規(guī)則圓弧、棱角

44、等，采用異形磨頭能較準(zhǔn)確地按照原型腔進(jìn)行修磨，這時(shí)效果更為顯著。 (5)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工作電壓低，電解液無(wú)毒，便于推廣。,返回,返回,5.2.2 電解修磨拋光的設(shè)備 電解修磨拋光的設(shè)備由三部分組成，如圖5.15所示。 (1)工作液循環(huán)系統(tǒng) 工作液循環(huán)系統(tǒng)包括電解液箱9，離心式水泵12，控制流量的閥門(mén)1，導(dǎo)管及工作槽6。電解液箱中間由隔板分開(kāi)，起著電解液過(guò)濾的作用。水泵的進(jìn)液口應(yīng)由0.125mm(120目)銅網(wǎng)過(guò)濾?？紤]到電解液的腐蝕，箱體及導(dǎo)管材料應(yīng)盡可能地采用塑料及銅材制成。 (2)加工電源 可采用全波橋式整流，晶閘管調(diào)壓、斬波后以等脈寬的矩形波輸出，最大輸出電流10A，電壓0V2

45、4V。也可采用一般的穩(wěn)壓直流電源。,返回,返回,(3)修磨工具 導(dǎo)電油石 采用樹(shù)脂作粘結(jié)劑將石墨和磨料(碳化硅或氧化鋁)混合壓制而成。由于型腔型面復(fù)雜，為了增加拋光的接觸面積，并使被拋光型面的去除量比較均勻，最好按被加工型面將導(dǎo)電油石修整成相似形狀。 人造金剛石導(dǎo)電銼刀 為了拋光模具工作零件上的窄縫、溝槽和角、根等部位，專(zhuān)門(mén)提供各種形狀的導(dǎo)電銼刀。采用快速埋砂電鍍法將金剛石磨料鍍到各種形狀的金屬基體上制成各種形狀的導(dǎo)電銼刀。使用導(dǎo)電銼刀導(dǎo)電性能較好，可以采用較高的電流密度拋光，以獲得較高的生產(chǎn)效率。 電解修磨拋光時(shí)影響拋光效率及拋光質(zhì)量的主要因素是電極間隙，即磨粒突出于導(dǎo)電基體的高度。電極間隙

46、太大，則電流密度小，電解過(guò)程減慢，效率低，拋光后所獲得的表面質(zhì)量較差。間隙太小，則電解產(chǎn)物難于排除，容易發(fā)生電流短路，拋光后工件的表面粗糙度不均勻。一般電極間隙扇0.1mm0.25mm。 幾種常用修磨工具的形狀及尺寸見(jiàn)表5.7。,返回,返回,根據(jù)模具工作零件型面選擇大小和形狀合適的導(dǎo)電油石或金剛石導(dǎo)電銼刀裝入如圖5.16所示的手柄上，并與直流電源的負(fù)極相連，手柄表面應(yīng)有塑料套管進(jìn)行良好的絕緣。直流電源的正極連接在一塊永久磁鐵上，它可以方便地吸附在工件上。,返回,5.2.3 電解液 電解液選用每升水中溶入150g硝酸鈉(NaNO3)、50g氯酸鈉(NaClO3)的溶液。此電解液無(wú)毒，在加工過(guò)程中

47、產(chǎn)生輕微的氨氣。因硝酸鈉是強(qiáng)氧化劑，容易燃燒，使用時(shí)應(yīng)注意勿使它與有機(jī)物混合或受強(qiáng)烈振動(dòng)。,返回,5.2.4 電解修磨拋光工藝過(guò)程 1.模具加工要求 要求模具型腔電火花加工至中規(guī)準(zhǔn)為止，表面粗糙度為Ra6.3m3.2m即可。,返回,2.脫脂 用有機(jī)溶劑或在下列溶液中脫脂。 NaOH 50g/L NaCO3 30g/L Na3PO412H2O 50g/L Na2SiO3 10g/L 溶液溫度 80110 清洗時(shí)間 5min10min 用熱水清洗。,返回,3.電解修磨拋光 將磁鐵正極吸附在工件上，將選用的修磨工具插入手柄噴嘴內(nèi)，開(kāi)動(dòng)電解液泵，調(diào)節(jié)到合適的流量(0.5 L/min 1L/min)，電

48、源限流電阻轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選至3擋，接通直流電源，握住手柄，使磨頭在被加工表面上慢慢移動(dòng)，并稍加壓力，加工表面即發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。其電蝕產(chǎn)物為棕色或黑綠色絮狀物。加工電流約7A8A，若工具接觸面積太小時(shí)，可將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選至1或2擋上，直至硬化層被除去為止。平面修磨速度為0.5cm2/min2cm2/min，應(yīng)注意勿使修磨工具在某一局部時(shí)間太長(zhǎng)，以免造成凹坑。電解修磨拋光后的工件應(yīng)立即用熱水沖洗，然后用細(xì)油石(500以上)或研磨膏進(jìn)一步拋光，對(duì)暫不能進(jìn)一步拋光的工件可短期置于亞硝酸鈉溶液中保存。 經(jīng)電解修磨拋光的模具表面無(wú)任何機(jī)械劃痕，表面粗糙度可達(dá)Ra0.4m 0.2m，但是加工表面會(huì)附有極薄一層四氧化三

49、鐵組成的黑膜，所以必須經(jīng)過(guò)手工拋光或電動(dòng)拋光機(jī)高速拋光來(lái)去除。實(shí)踐證明，電解修磨拋光是一種行之有效的模具拋光方法，用它來(lái)拋光型腔模的角部、根部、窄縫和溝槽以及復(fù)雜的型面比手工拋光可節(jié)省工時(shí)50%70%。,返回,( 1)磨料粒度 電解修磨拋光與傳統(tǒng)的手工機(jī)械拋光一樣，修磨工具的磨料粒度對(duì)表面粗糙度和生產(chǎn)效率有一定的影響。 表5.8所示為導(dǎo)電油石粒度對(duì)加工表面粗糙度和比生產(chǎn)率的影響(工件材料為Cr12)。,5.2.5 影響電解修磨拋光的主要因素,返回,返回,(2)沖波形的影響 電解修磨拋光一般采用直流電源對(duì)模具鋼(如5CrMnMo、T8、45、Cr12、CrWMn等)進(jìn)行加工。其比生產(chǎn)率在2.61

50、0-3g(/Amin)4.1 10-3g(/Amin)范圍內(nèi)變化，因材料不同而異。當(dāng)加工含鉻量較高的材料，如Cr12時(shí)，采用脈沖矩形波加工其比生產(chǎn)率可提高30%左右，如圖5.17所示。,返回,(3)電流、拋光時(shí)間的影響 電解修磨拋光去除金屬量基本與加工電流和時(shí)間成正比。在一定的電流下拋光時(shí)間較長(zhǎng)，表面粗糙度也較小，以原始表面粗糙度Ra5m7m為例，若在電流為5A時(shí)加工1min，其表面粗糙度減少1/2，6min后表面粗糙度減至1/8，見(jiàn)表5.9。大量試驗(yàn)表明，對(duì)Ra5m10m的電加工表面，經(jīng)過(guò)lmin/cm2左右的修磨拋光，硬化層基本去除。但要提高到Ra1.25m必須要用3min /cm2左右的

51、時(shí)間，除去表層厚度在0.lmm左右。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)始應(yīng)用大電流加工(5A10A)，然后降低電流進(jìn)行拋光(2A4A)，這樣可以提高拋光效率。,返回,返回,5.2.6 電解修磨拋光應(yīng)用實(shí)例 1.三連桿泵連桿注射模型腔拋光實(shí)例 模具零件名稱(chēng)：三連桿泵連桿注射模型腔 材料：5CrMnMo(淬硬) 型腔尺寸：105mm 60mm l lmm 原始表面粗糙度：Ra3.2m 6.3m(電火花中規(guī)準(zhǔn)加工) 電解修磨拋光時(shí)間：5h 拋光后表面粗糙度：Ra0.2m 拋光電流：4A7A 電動(dòng)拋光時(shí)間：0.5h,返回,2.聚苯乙烯塑料花盤(pán)注射模型腔拋光實(shí)例 模具工作零件名稱(chēng)：聚苯乙烯塑料花盤(pán)注射模型腔 材料：45鋼 型

52、腔尺寸：215mm61 mm 原始表面粗糙度：Ra3.2m 6.3m(電火花中規(guī)準(zhǔn)加工) 電解修磨拋光時(shí)間：48h 拋光后表面粗糙度：Ra0.4m 拋光電流：3A5A 電動(dòng)拋光時(shí)間：15h 該模具凹模型面花紋復(fù)雜，累計(jì)有葵花17朵，網(wǎng)格24片，草花16朵，粗突條紋32條，凸棱形48個(gè)，若用手工拋光預(yù)計(jì)需要1個(gè)月左右才能完成。,返回,5.3 超 精 研 拋 超精研拋加工方法是一種具有均勻復(fù)雜軌跡的光整加工方法。超精研拋加工的運(yùn)動(dòng)原理是：磨具在含有自由磨粒的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件固定安裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)由兩個(gè)做同向同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的立式偏心軸帶動(dòng)，做縱向直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)(

53、工作臺(tái)這兩種運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為旋擺運(yùn)動(dòng))。磨具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與旋擺運(yùn)動(dòng)合成了極其復(fù)雜、均勻而又細(xì)密的運(yùn)動(dòng)軌跡。超精研拋加工是一種新運(yùn)動(dòng)形式的復(fù)合光整加工技術(shù)。由于超精研拋技術(shù)同時(shí)具有研磨、拋光和超精加工的特點(diǎn)。因此稱(chēng)這種加工方法為“超精研拋”。,返回,1.超精研拋運(yùn)動(dòng)原理 超精研拋加工的運(yùn)動(dòng)原理如圖5.18所示。超精研拋加工的磨具呈圓環(huán)形，超精研拋頭制成圓環(huán)體，再用火漆粘接到磨具座上。超精研拋頭與磨具座的組件稱(chēng)為超精研拋具。超精研拋具安裝在超精研拋機(jī)床的主軸上，由分離傳動(dòng)和采取隔振措施的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作高速旋轉(zhuǎn)。超精研拋具受主軸箱內(nèi)的壓力彈簧作用，將裝夾在工作臺(tái)上的工件壓緊。工件浸泡在超精研拋液池

54、中。工作臺(tái)由機(jī)床側(cè)面一對(duì)具有同偏心量的偏心軸帶動(dòng)，作同向同步旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，被一對(duì)偏心軸帶動(dòng)的工作臺(tái)作旋擺運(yùn)動(dòng)。為了使工件能在全部待加工表面上均得到研磨，則需另外給工作臺(tái)一個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)工作臺(tái)得到的合成運(yùn)動(dòng)軌跡，稱(chēng)為次擺線(xiàn)。再加一個(gè)研拋具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)得到的合成運(yùn)動(dòng)是沿上述簡(jiǎn)單的次擺線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡作為母軌跡，研拋具又做一種次擺線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜、均勻而又細(xì)密的超精研拋運(yùn)動(dòng)軌跡。,5.3.1 超精研拋的工作原理,返回,返回,(1)高速、高效、軌跡復(fù)雜的研磨特性 一般研磨的速度比較低，而超精研拋為120 m/min 150 m/min。超精研拋效率一般為研磨的15倍。超精研拋軌跡是一種復(fù)雜的復(fù)合軌跡，它

55、以次擺線(xiàn)為母軌跡。沿著次擺線(xiàn)母軌跡作另一種次擺線(xiàn)的復(fù)合軌跡。超精研拋軌跡網(wǎng)紋交點(diǎn)在縱橫兩個(gè)方向上的間距大致相等。在超精研拋的工件表面上每一點(diǎn)的研拋幾率幾乎相同，軌跡網(wǎng)紋均勻細(xì)密。,2.超精研拋的特點(diǎn),返回,(2) 可直接加工出鏡面 由于超精研拋使用的磨具、磨料與拋光所使用的磨具、磨料相似因此超精研拋也具有拋光的特性。超精研拋由于研拋軌跡復(fù)雜均密，因而從加工原理上消除了“中間白帶”，同時(shí)因?yàn)槌袙伿窃谘袙佉褐羞M(jìn)行加工的，所以從加工條件上消除了灼焦、劃傷等表面缺陷。即使由于偶然的原因，工件的表面侵入灰塵、雜質(zhì)、微屑等也會(huì)被液流推移到研拋液池底，不致傷害被加工表面。 (3)在自由磨粒的研液中超精加

56、工 超精研拋加工時(shí)，將工件浸泡在超精研拋液池中。研拋液中的自由磨粒在研拋力的作用下，不斷地翻滾，使其各刃邊均能充分地發(fā)揮作用。同時(shí)研拋液還具有冷卻潤(rùn)滑作用，能及時(shí)排除因研拋過(guò)程中工件與研拋頭劇烈摩擦和去除微屑時(shí)產(chǎn)生的局部切削熱。,返回,3.超精研拋機(jī)理 超精研拋加工分為一般超精研拋加工與修飾超精研拋加工兩種。一般超精研拋加工使用脫脂木材超精研拋具；修飾超精研拋加工也稱(chēng)為清理超精研拋加工，使用無(wú)雜質(zhì)的細(xì)毛氈超精研拋具。 一般超精研拋過(guò)程可以分為四個(gè)階段，如圖5.19所示。,返回,返回,(1)自由超精研拋階段 超精研拋頭在研拋過(guò)程中，反復(fù)推擠超精研拋液及其中的自由磨粒。脫脂木材組織有微小蜂窩狀孔隙

57、結(jié)構(gòu)，能吸附大量超精研拋液，攜帶大量自由磨粒一起運(yùn)動(dòng)。超精研拋具在彈力與研拋力的作用下，攪拌、推擠超精研拋液，使超精研拋液中的一部分磨粒鑲嵌到超精研拋頭的孔隙中，其余的自由磨粒在工件表面上作移動(dòng)或滾動(dòng)。超精研拋頭端面上與工件被加工表面接觸的磨粒刃棱，沖撞工件表面上微觀(guān)凸起的峰部，使峰頂破壞、擴(kuò)展而分離成切屑 由于在超精研拋開(kāi)始階段超精研拋頭尚未鑲嵌大量磨粒，且磨粒易于脫落。因此，超精研拋頭的端面還是松軟的，切削作用很微弱，切削量也少，只留下劃痕，切削效率不高。隨著鑲嵌磨粒增加，劃痕也隨著加深。,返回,(2)鑲嵌超精研拋階段 隨著超精研拋加工的進(jìn)行，超精研拋頭不斷地吸附超精研拋液并在超精研拋頭上

58、鑲嵌磨粒。當(dāng)一顆磨粒擠入超精研拋頭端面的孔隙后，如果附近其他孔隙尚未被其他磨粒擠入填滿(mǎn)，則附近的其他磨粒也一定會(huì)在彈力、研拋力作用下很快被推擠到孔隙中，并且被推擠進(jìn)到超精研拋頭內(nèi)部的磨粒，繼續(xù)向深部擠入。在磨粒的鑲嵌過(guò)程中，同時(shí)發(fā)生超精研拋頭上鑲嵌的磨粒的脫落現(xiàn)象。由于單位時(shí)間的鑲嵌量大于脫落量，總的結(jié)果是磨粒不斷地鑲嵌。剛剛鑲嵌的磨粒不牢固，但在研拋過(guò)程中不斷地受彈力、研拋力作用而被逐漸壓牢，超精研拋頭端面的硬度逐漸增加，切削作用也隨之逐漸增大，最后使切削量增大到最大值。由于超精研拋的繼續(xù)進(jìn)行，磨粒不斷地被壓碎，而壓入端面的空隙處，隨鑲嵌量增大超精研拋具端面孔隙減少、因此磨粒鋒利性下降，使切

59、削量減小。當(dāng)鑲嵌接近飽和時(shí)，切削量下降到很小值。,返回,(3)飽和鈍化超精研拋階段 當(dāng)超精研拋頭鑲嵌磨粒達(dá)到飽和時(shí)，在彈簧力與研拋力的擠壓作用下，使端面的鑲嵌磨粒壓實(shí)，呈固結(jié)或半固結(jié)狀態(tài)，并使端面“填平”，超精研拋具端面的硬度進(jìn)一步提高。超精研拋頭在超精研拋液中，使自由磨粒繼續(xù)作滑移或滾動(dòng)，磨粒在超精研拋力的作用下“沖刷”、修整超精研拋頭的端面，使超精研拋頭端面的表面粗糙度也隨之改善。鑲嵌不牢固的磨粒被“沖刷”脫落，使超精研拋頭端面鑲嵌磨粒之間產(chǎn)生空隙，露出磨粒刃邊，使超精研拋頭重新鋒利起來(lái)，但總的趨勢(shì)是使其端面鑲嵌磨粒飽和，接近于無(wú)空隙，刃邊被磨得圓滑，切削作用降低，摩擦作用增大。超精研拋液中的磨粒被壓破碎、磨鈍，切削作用減少到極小某潭取饈背信淄范怨鬧饕饔檬悄劣搿叭啻輟薄捎超精研拋頭端面與工件表面存在相互修整作用，超精研拋頭端面的表面粗糙度值也隨之變小，因此這個(gè)階段的超精研拋