模具表面精加工的改进措施

  模具表面精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一，也正是模具钳工劳动强度大、成为模具加工瓶颈的原因之一。特别反映在硬度较大的金属、压铸模具进行最后组装过程。我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅质量不稳定、周期长，而且工人作业环境差，制约了我国铸造模具向更高层次发展。对于模具复杂型腔和一些狭缝的曲面精加工，传统的机加工方法已无法胜任，必须采用其它的工艺措施，如电化学或电化学机械光整加工技术。随着科学技术的不断发展，各种模具的加工工艺要求越来越高。提高模具抛光的速度和质量使我国模具制造工艺达到世界先进水平，已成为刻不容缓的重要课题。 

在模具表面精加工技术中，主要的可以分为两大部分，即传统精加工技术和非传统精加工技术。传统精加工技术主要是以手工研磨抛光为主和现在发展起来的机械精加工 ；非传统精加工主要包括化学抛光、电化学抛光、电解研磨、电化学机械光整加工、超声波加工、磁流变抛光、激光抛光技术以及电火花抛光等。下面就主要的加工方法和工具进行介绍。 

它一般在保证机床机械精度的前提下还需要进行以下几项改进措施： 

1、须加装电极丝限位装置；
电极丝限位装置类似于低速走丝上使用的导丝器，对电极丝起到定位作用，提高电极丝在空间位置的稳定性，目前在“中走丝”机床上使用比较普遍的是园棒型结构。园棒材料有硬质合金、人造宝石和聚晶金刚石，从使用寿命上看聚晶金刚石的效果最好；

2、加装恒张力装置； 
恒张力装置主要作用是在宏观上控制电极丝张力的稳定性，从而达到维持电极丝在空间位置的稳定性并达到提高电极丝的刚性的作用，目前恒张力装置主要还是采用重锤式结构，加装恒张力装置后在大厚度切割时切割的稳定性会大大提高。 

3、做到丝速可调； 
机床需要根据不同的切割厚度、切割次数的具体情况进行丝速的调节，目前常用的是变频调速。 

4、通过单片机实现对各种加工参数的设置与自动调节； 
控制系统必须可以通过下位单片机对各种加工参数如：切割次数与方向、每次修整量、每次切割时脉冲电源的各种参数、运丝速度甚至电极丝张力大小进行自动调节； 

5、配置闭环控制系统； 
目前已经有“中走丝”线切割机床配置了闭环控制系统来提高加工的精度。 

1.手工研磨抛光 
该方法是传统模具精加工所采用的主要手段，也是我国目前仍广泛采用的方法之一。该方法不需要特殊的设备，适应性比较强，主要依赖于操作者的经验技艺水平，但效率低（约占整个模具周期的1/3），且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。但就目前的社会经济技术发展状况，暂时还不能完全淘汰这种加工手段。

2.数字式模具抛光机 
最近看到一款数字抛光机的报道，这种抛光工具采用数字化控制，数字式显示和控制工艺参数，备有整套磨头及磨料，半自动抛光，具有体积小、使用方便的优点。其工艺特点主要有 
具有平整功能，最大可平整的波纹长度为75mm。 
和手工抛光相比，功效提高一倍，质量提高一个数量级。 
质量稳定，重复性好。应用范围： 
材料：各种模具材料，包括铸钢、锻钢、铝合金及锌基合金。 
模具表面尺寸：100×100－1,500×3,000mm。 

3.超声波模具抛光机 
该抛光工具采用高频电火花脉冲电源与超声波快速振动研磨的原理进行抛光。它能完成一般抛光工具（电磨软轴等）难以伸入的窄槽、窄缝、边、角等曲折部位的抛光，抛光后不塌棱角，不影响模具的精度。该工具可以解决用户过去因工件形状复杂难以达到抛光要求这一难题。并且缩短了抛光时间提高了工作效率。为了提高粗糙度大于Ra1.6工件的抛光速度，工具采用超声波与专用的高频窄脉冲高峰值电流的脉冲电源复合进行抛光，由超声波的冲击和电脉冲的腐蚀同时作用于工件表面，能迅速降低其粗糙度，对各种特殊加工后的粗硬表面十分有效。采用该工具进行抛光，可快速对粗糙表面整形抛光，不受工件形状、材料硬度限制，对原始表面粗糙度没有要求，功效比较高。 

4.用高速铣削技术作为模具半精加工和精加工的手段。 
从80年代以来，随着高速铣削技术的成熟与发展，模具型面加工已多采用此项加工工艺手段，用EDM进行模具型面精加工和抛光的工艺已逐渐减少，这主要是因为 ：除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外，基本都可用高速铣削代替EDM加工 ；采用高速铣削加工模具型面可比EDM加工节省25%～60%加工工时 ；高速铣削的型面表面质量好，可避免EDM加工可能出现的表面微细型纹；高速铣削能加工45～60HRC硬表面，精铣面粗糙度可达Ra=0.63mm，减少手工抛光工时 ；省却EDM加工电极的制造环节，显著缩短制模周期。“高速铣削”在德国和日本已成为模具半精加工、精加工的主流工艺手段，我国正积极发展中。 

5.电化学和电化学机械光整加工。 
电化学及其复合光整加工技术主要是靠金属工件的电化学阳极溶解原理来加工，属于离子的去除。且因为是非接触加工，没有加工变形层、变质层和残余应力；工具无磨损，可以长期应用 ；不产生飞边及毛刺。 
它取代滚道超精工艺，可以大幅度提高滚道表面质量，改善和弥补磨加工缺陷，粗糙度、波纹度及圆度与滚道超精后的“三度”相比量化后的精度储备在80%以上。采用电化学机械加工比一般超精加工的寿命可提高5倍以上。虽然这里以轴承为例，但该技术同样完全可以应用到模具表面的精整加工中。