模具表面精加工的改進(jìn)措施

 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。我國目前仍以手工研磨拋光為主，不僅質(zhì)量不穩(wěn)定、周期長，而且工人作業(yè)環(huán)境差，制約了我國鑄造模具向更高層次發(fā)展。對于模具復(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。 

    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。 

它一般在保證機(jī)床機(jī)械精度的前提下還需要進(jìn)行以下幾項改進(jìn)措施： 

1、須加裝電極絲限位裝置；

    電極絲限位裝置類似于低速走絲上使用的導(dǎo)絲器，對電極絲起到定位作用，提高電極絲在空間位置的穩(wěn)定性，目前在“中走絲”機(jī)床上使用比較普遍的是園棒型結(jié)構(gòu)。園棒材料有硬質(zhì)合金、人造寶石和聚晶金剛石，從使用壽命上看聚晶金剛石的效果最好；

2、加裝恒張力裝置； 

    恒張力裝置主要作用是在宏觀上控制電極絲張力的穩(wěn)定性，從而達(dá)到維持電極絲在空間位置的穩(wěn)定性并達(dá)到提高電極絲的剛性的作用，目前恒張力裝置主要還是采用重錘式結(jié)構(gòu)，加裝恒張力裝置后在大厚度切割時切割的穩(wěn)定性會大大提高。 

3、做到絲速可調(diào)； 

    機(jī)床需要根據(jù)不同的切割厚度、切割次數(shù)的具體情況進(jìn)行絲速的調(diào)節(jié)，目前常用的是變頻調(diào)速。 

4、通過單片機(jī)實現(xiàn)對各種加工參數(shù)的設(shè)置與自動調(diào)節(jié)； 

   控制系統(tǒng)必須可以通過下位單片機(jī)對各種加工參數(shù)如：切割次數(shù)與方向、每次修整量、每次切割時脈沖電源的各種參數(shù)、運(yùn)絲速度甚至電極絲張力大小進(jìn)行自動調(diào)節(jié)； 

5、配置閉環(huán)控制系統(tǒng)； 

目前已經(jīng)有“中走絲”線切割機(jī)床配置了閉環(huán)控制系統(tǒng)來提高加工的精度。 

1.手工研磨拋光 

    該方法是傳統(tǒng)模具精加工所采用的主要手段，也是我國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)驗技藝水平，但效率低（約占整個模具周期的1/3），且工人勞動強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。但就目前的社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，暫時還不能完全淘汰這種加工手段。

2.數(shù)字式模具拋光機(jī) 

    最近看到一款數(shù)字拋光機(jī)的報道，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 

具有平整功能，最大可平整的波紋長度為75mm。 

和手工拋光相比，功效提高一倍，質(zhì)量提高一個數(shù)量級。 

質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好。應(yīng)用范圍： 

材料：各種模具材料，包括鑄鋼、鍛鋼、鋁合金及鋅基合金。 

模具表面尺寸：100×100－1,500×3,000mm。 

3.超聲波模具拋光機(jī) 

    該拋光工具采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速振動研磨的原理進(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作用于工件表面，能迅速降低其粗糙度，對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，可快速對粗糙表面整形拋光，不受工件形狀、材料硬度限制，對原始表面粗糙度沒有要求，功效比較高。 

4.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，這主要是因為 ：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 ；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 ；省卻EDM加工電極的制造環(huán)節(jié)，顯著縮短制模周期。“高速銑削”在德國和日本已成為模具半精加工、精加工的主流工藝手段，我國正積極發(fā)展中。 

5.電化學(xué)和電化學(xué)機(jī)械光整加工。 

    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。且因為是非接觸加工，沒有加工變形層、變質(zhì)層和殘余應(yīng)力；工具無磨損，可以長期應(yīng)用 ；不產(chǎn)生飛邊及毛刺。 

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。