模具表面精加工

摘要：模具表面精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一，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水平发展。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。 本文主要就目前世界上先进的模具表面精加工技术的加工方法和工具进行介绍。

关键词：模具表面精加工 传统精加工技术 非传统精加工技术

从各种加工方法所得到的模具表面形貌来看，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水平发展。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。

1 传统精加工技术

1.1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。

1.2数字式模具抛光机

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：1） 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。2）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。

2 非传统精加工技术

2.1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。

2.2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。用电化学机械方法进行的光整加工，可以大幅度提高工件表面质量，改善和弥补磨加工缺陷，粗糙度、波纹度及圆度在很大程度上都能得到较大的保证。而且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，该技术完全可以应用到模具表面的精整加工中。

2.3 磁流变抛光

磁流变液是由磁性颗粒、基液和稳定剂组成的悬浮液。磁流变效应，是磁流变液在不加磁场时是可流动的液体，而在强磁场的作用下，其流变特性发生急剧的转变，表现为类似固体的性质，撤掉磁场时又恢复其流动特性的现象。磁流变抛光技术，正是利用磁流变抛光液在梯度磁场中发生流变而形成的具有黏塑行为的柔性“小磨头”与工件之间具有快速的相对运动，使工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。磁流变抛光（MRF）是电磁理论、流体力学、分析化学等应用于光学表面加工而形成的一项综合技术。磁流变液是一种智能材料，其在磁场的作用下，可在1ms的时间内实现固―液两相的可逆转换。

2.4电解研磨

电解研磨即将金属浸渍在各种成分组成的特殊化学溶液中，靠电流能量阳极溶解金属表面，获得平滑光亮的表面。 与电解抛光相类似。

电解研磨其原理就是对加工物品一面放电一面研削，所以砂轮也需要接上电极跟驱动系统，大多用在切削时间短，工件硬度高于62HRC的工件。

2.5激光抛光技术

激光抛光是随着激光技术的发展而出现的一种新型材料表面处理技术，它是用一定能量密度和波长的激光束辐照特定工件，使其表面一薄层物质熔化或蒸发而获得光滑表面。激光抛光可用于抛光传统方法很难或根本不能抛光的、具有非常复杂形貌的表面，而且提供了自动加工的可能性，因此是一种很有前途的新型材料加工技术。

模具表面精加工的发展趋势（模具研磨抛光）将转向自动化、智能化。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光方法，如挤压研磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。 随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1mm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到发展。兼备两种以上工艺特点的复合加工技术在今后的模具制造中前景广阔。

总之，随着各种科学技术在模具制造领域的应用，模具的制造质量会得到更大的提高，生产周期也会得到极大的缩减，产品的更新换代也会越来越快。

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