模具磨床加工技術(shù)

1、模具磨床加工技術(shù)山東龍威模具加工中心山東聊城252000李建生胡建明王威1 磨床加工磨床加工作用: 鋼材和可磨削材料, 糾正不規(guī)則 , 提高平衡度和光潔度;效 率 : 預(yù)留適當(dāng)加工量, 提高效率 , 減低成本 ;切削量 :粗磨 0.05mm, 精磨 0.01mm0.02mm( 合適預(yù)磨量 ).2 砂輪2.1 砂輪的切削原理研磨用的砂 輪是由許多細(xì)小的砂粒緊密排 列而成，而每一粒砂粒就等如一把小刀，在轉(zhuǎn)動時需要 切削的材 料除去。2.2砂粒的自銳過程(1)自銳 :不論 在研磨或洗石時,砂粒都會 不停形成新的 切削點(diǎn) .這種情況稱為自銳。自銳過程分為斷切入工件，把工件表面裂和脫 落兩 種。(2)斷

2、裂 : 當(dāng)砂 粒受到研磨或洗石時的沖擊,砂粒內(nèi)部會受到破壞,形成斷 裂 .(3)脫落 : 經(jīng)過斷 裂后 ,砂粒會續(xù)漸變小，到最后會隨砂輪轉(zhuǎn)動而脫 落 .圖 1砂輪砂輪號數(shù)和形狀如圖3 所示 ,圖2自銳 :斷裂 ,脫落圖 3 砂輪號數(shù)和形狀砂輪尺寸稱號 : d(外徑 )xt( 厚度 )xh( 孔徑 );180 x 13 x 31.75mm;規(guī) 格 : 9a 46 k 6 v注：規(guī)格表示中各組數(shù)字字母意思如下：“9a”為磨料，表示砂粒成份適合加工之工件硬度?！?6”為砂號，表示砂粒粗度。“ k”為硬度?！?6”表示結(jié)構(gòu)?！?v”表示結(jié)構(gòu)黏合劑。2.5 磨料(1)常用的磨 料 (abrasive)

3、如表所示 .磨料勞氏硬度 (knoops)鉆石 (diamond)7000-8000立方氮化硼 (cbn)4700-4800炭化硅 (sic)2480氧化鋁 (al2o3)2070一般而言 , 磨料的硬 度需要是工件硬 度的三倍或以上，才可進(jìn)行加工。 (注 : hrc 60 及 hrc 20的鋼材 ,其勞氏硬度分別為 750 及 250.)(2)磨料的性質(zhì)a.氧化鋁 (al2o3). 應(yīng)用于一鋼材 , 如黃牌鋼、模具鋼及鉻鋼等。特性: 脆性較低 , 韌性較高 .b.碳化硅 (sic) 應(yīng)用于非鐵 金屬 , 非金屬及高韌性材 料 .特性 : 硬度高于氧化鋁，脆性較強(qiáng) ,韌性較低 , 較為鋒 利.

4、碳化硅 綠色 (5c): 傳熱慢的 金屬,非鐵 金屬; 碳化硅黑色 (6c): 非鐵金屬 ,鑄鐵 ,灰鑄鐵 .（ 3）配合鋼材研磨的砂 輪系列砂輪顏色磨料編號磨料特性適磨硬 度(hrc)白9a純氧化鋁 ,高脆性40 或以下紅12a含鉻氧化鋁 ,中脆性40-50藍(lán)3msb9a+ 燒結(jié)砂 粒50-55紫3pb12a+ 燒結(jié)砂 粒55 或以上砂輪編號砂輪顏色晶粒大小60#所含晶 粒硬度 (knoops)9a白200 m220703pb紅0.05 m64 億2300（ 4） pb 砂輪的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）增加每次洗石可磨工件數(shù)量 ；（ 2）減少砂 輪及洗石筆的損耗； （ 3）減少修砂 輪次數(shù)及修正份 量；

5、（ 4）降底加工溫 度,減少工件燒傷； （ 6）提高工件質(zhì) 量 ,尺寸穩(wěn)定性及光潔 度；（ 7）減少工件內(nèi)應(yīng) 力；（ 8）比 9a 更鋒利,切削更快。（ 5）砂 輪與鋼材研磨的損耗 率 (grinding ratio)(ratio)磨 料損耗率 =工件 切削體積 /砂輪損耗體積（ 6）砂 輪與鋼材研磨的比 率鋼材（ 60 hrc ）(氧化鋁 )損耗 :鋼材被加工 (?10mm)cbn( 氮化錋 )損耗 :鋼材被加工 (?5mm)m21:4.51:1030m41:2.01:180m50-1:250t151:0.81:120011:501:750a21:201:390d21:3.01:6502.6

6、 砂號砂號砂粒直徑 (mm), d最大研磨 量 (mm)= d/10工件最少半徑 (mm)= d/2光潔 度 (ra)46#0.5080.05080.2540.8-1.060#0.4060.04060.2030.4-0.680#0.2660.02660.1330.2-0.4100#0.1730.01730.08650.18-0.2120#0.1420.01420.0710.15-0.18150#0.1220.01220.0660.12-0.15220#0.0660.00660.0330.1-0.12320#0.0320.00320.0160.08-0.1800#0.0070.00070.003

7、50.05-0.082.7 硬度a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,r,s,t,u,v,w,y,z軟硬砂粒粘輔力較弱砂輪損耗較快容易由砂輪脫落砂粒粘輔 力較強(qiáng)砂輪損耗較慢不易 由砂 輪脫落2.8結(jié)構(gòu)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, 13,14砂粒排列較緊密砂粒排列較疏切削點(diǎn)較多砂粒之間的空隙較多研磨 量較大砂粒與工件接觸較少砂粒之間的空隙較小研磨液 易滲入砂 輪容易 “燒砂 輪避免 “燒砂 輪情況 .2.9粘合劑 : 粘合劑的主要作用 -將砂 粒粘在一起 .粘合劑的特性 -影響砂 粒自銳 ,斷裂及脫落的過程 .v(vitrified)b

8、(resinoid)r(rubber)陶瓷樹脂橡膠較硬 ,脆弱 ,可作敲擊測試較陶瓷軟 ,有一定彈性最軟 ,彈性強(qiáng) ,.3 怎樣選擇合適的砂 輪選擇砂輪須注意三點(diǎn)：(1)型號 :按照機(jī)床規(guī)格,使用合適的砂 輪形狀 。 (2)尺寸 :選擇砂 輪時,應(yīng)先按照機(jī)床規(guī)格去決定砂輪的直徑 ,厚度及內(nèi)徑 . (d x t x h).(3) 規(guī)格 :砂輪的規(guī)格會以編號系統(tǒng)來表達(dá)其特性。一般而言,從編號系統(tǒng)可得知制成砂輪的磨 料,砂號 ,硬度 ,結(jié)構(gòu)及粘合劑。實例 1: 材料 : nak 80 (hrc 40)；建議：型號 : 1#；尺寸 : 7 x 1/2 x 1-1/4 ；規(guī)則 : 9a 46 k 6 v

9、fm ；每次進(jìn)刀 量 : 0.05mm ；磨削層 數(shù)： 0.15 / 0.05 = 3 次。實例 2: 材料: s136h (hrc 52) ；建議 : 型號 : 1#；尺寸 : x 1/2 x 1-1/4 ；規(guī)則 : 3pb 46 1-h12vc2 ；每次進(jìn)刀 量 : 0.05mm ；磨削層 數(shù)： 0.15 / 0.05 = 3 次。實例鋼材4洗石筆應(yīng)用金剛石洗石筆采用粉未冶金技術(shù)，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)、熱壓成型等工序,將天然金剛石粘結(jié)鑲嵌于硬質(zhì)合金基體中高的硬度和抗彎強(qiáng)度。金剛石洗石筆用于修整砂輪，提高砂輪磨削率，提高砂輪加工零件的精度，使被加工零配件的表面更加光潔，廣泛裝配于各種數(shù)控磨床。洗石目

10、的 :鋒利砂輪 ,成型 ,同蕊 .重新磨銳已鈍化的砂粒及除去藏在砂 輪的削碎 ,令砂輪上的切削點(diǎn)重新回當(dāng)砂 輪的外形及同心度出現(xiàn)不規(guī)則，洗石可修正砂輪的型 狀和同心 度 ,以減少震動及確保工件的精確度 .,具有相當(dāng)復(fù)鋒利。洗刀筆的擺放位置:在洗石的過程中, 洗刀筆的擺放位置尤其重要. 擺放位置正確不但能增加修銳及成形的效率 ,也可延長洗石筆和砂 輪的壽命。洗石筆角度應(yīng)是斜向 10-15 , 洗石筆要常轉(zhuǎn)動 , 務(wù)求筆咀成尖型 , 能使砂輪鋒利 . 洗砂輪時洗石筆應(yīng)在砂輪中心偏左約 12mm, 作用是洗石時平臺約移動而不損害火石筆和產(chǎn)生危險 . 每次洗石落刀應(yīng) 0.2mm0.3mm, 來回 23

11、 次 . 洗石筆移動速度應(yīng)為 300mm/min 石筆不應(yīng)過長 , 而收筆孔要順配不可過松 . 洗石筆應(yīng)放,在平臺左面中心.這是盡可能洗石的火石沙不會打花平臺.洗砂輪示意圖洗石筆角度洗石筆座擺放位置如下圖所示,a處位置最好，因為在 (a) 位置修正砂 輪時 ,火花及碎石 ,不會直接彈 落磁盤上,磁盤如果給打花，會影響磁盤的平面度和精確度。洗石筆接觸點(diǎn)亦即是工件接觸點(diǎn).洗石筆座擺放位置洗石筆的種 類：洗石筆的種類5磨削液磨削時 ,除了選擇正確砂輪,磨削條件和修整條件外,磨削液及其供給方法的選擇,對于磨削效果也有相當(dāng)大的影響.（ 1）潤滑作用 : 減少工作表面與磨粒之間的磨擦 , 使磨削力下降 ,

12、 同時使磨粒的磨損降低 , 延長砂輪使用壽命 , 保證工件表面粗糙度的要求 .（ 2）冷卻作用 : 帶走熱量 , 防止工件有燒傷 , 裂紋 , 變形等現(xiàn)象 , 使工件尺寸穩(wěn)定 .（ 3）清洗作用 : 清洗砂輪表面 , 防止磨屑堵塞砂輪氣孔和磨削附在砂輪表面上 , 保證工件表面粗糙度要求和延長砂輪使用壽命 .6砂輪的使用注意問題6.1 砂輪的安裝（ 1）砂輪在安裝前應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)的外觀檢查 . 用膠錘輕力敲砂輪 , 觀察有無裂紋和損傷 , 未經(jīng)檢驗或檢驗后發(fā)現(xiàn)有破裂聲等 , 應(yīng)嚴(yán)禁使用 .（ 2）緊固砂輪時 , 螺釘不能擰得過緊 . 在擰緊螺釘時 , 要對稱進(jìn)行 , 擰緊力要逐次加大 .（ 3）新砂

13、輪第一次安裝在磨床上后,必須在有防護(hù)罩的情況下,空運(yùn)轉(zhuǎn) 5 分鐘 ,此時操作者應(yīng)站在砂輪旋轉(zhuǎn)方向的側(cè)邊 ,以防意外 .6.2砂輪操作的安全守則（ 1）每次操作磨床前 , 要先檢視一下砂 輪有沒有 裂紋 .（2）在使用陶瓷砂 輪前 , 除了檢視砂 輪外 , 也可作敲擊測試 .（3）操作前 , 應(yīng)注意砂 輪轉(zhuǎn)速 不應(yīng)超出砂 輪可抵受轉(zhuǎn)速。 （4）必需使用紙片夾穩(wěn)砂 輪。6.3 敲擊測試（ 1）輕敲砂 輪四邊 . （ 2）如果砂 輪正常 , 聲音應(yīng)較清脆 . （ 3）如敲聲低沉 , 代表砂 輪有內(nèi) 裂情況 , 請不要使用。6.4 進(jìn)刀方向與研磨角度（ 1）順磨。砂 輪會由外至內(nèi)研磨工件；而砂 輪所承

14、受研磨阻 力由大至少；被加工鋼 料由厚至??；被加工鋼 料產(chǎn)生的應(yīng) 力較少；適合研磨 量較深的情況下使用。（ 2）逆磨。砂輪會由內(nèi)至外研磨工件；而砂 輪所承受研磨阻 力由少至大；被加工鋼 料由薄至厚；被加工鋼 料產(chǎn)生的應(yīng) 力較大；減少工件燒傷；適合研磨 量較少的情況下使用。敲擊測試順磨逆磨（ 3）研磨角 度工件每一刀的 切削量都是一致開始接觸工件時，主軸負(fù)荷已經(jīng)很大，所以產(chǎn)生的震動較多。工件切削量由少至多 , 再由多至少 .開始及結(jié)束接觸工件時，主軸負(fù)荷較小，所以產(chǎn)生的震動較少。7 影響磨床加工質(zhì)量的要素7.1 工件材料工件材料的硬度等級和應(yīng)力裂紋主要影響了磨粒的選擇，尺寸和砂輪的等級。硬質(zhì)材料

15、會抵抗磨粒的滲入而使砂輪很快變鈍。因此，更加堅硬的工件材料，更多的操作者會選擇更軟等級的易碎磨粒砂輪。軟等級砂輪的磨料磨粒邊鈍后會掉下來，暴露出新的磨削顆粒。下面是幾種給定材料的磨料選擇：(1) 氧化鋁或 cbn 磨料砂輪用于高抗拉強(qiáng)度材料，例如碳鋼，合金鋼和高速鋼。(2) 碳化硅或金剛石磨料砂輪用于低抗拉強(qiáng)度的材料，例如鑄鐵，軟青銅和鋁，以及硬質(zhì)合金。(3) 金剛石砂輪用于非金屬材料，例如高密度陶瓷，碳化硼，碳化鈣和硼硅酸玻璃。按照斷裂特性可以分為三種碳化鋁磨料：(1) 深色、耐用氧化鋁 (57a) 和單晶體氧化鋁 (32a) 用于鋼制零件的一般內(nèi)部磨削。(2) 白色、易碎氧化鋁(38a)

16、非常適合特硬鋼的干磨削或輕磨削，因為它的冷卻和自修整作用。(當(dāng)磨削壓力增大后易碎磨料會斷裂，暴露出鋒利的切邊)(3) 粉色氧化鋁 (25a) 磨削特性與 38a 很相似并且顯示出很好的外形保持特性。另外， 53a 是黑色氧化鋁和白色氧化鋁的混合，其特性界于57a 和 38a 之間7.2 操作因素(1) 對硬度為 rc50 或更軟的材料來說， 橫進(jìn)給率起點(diǎn)為： 粗切率使用 0.00015 英寸到 0.00010 英寸的每工件砂輪旋轉(zhuǎn)的去除率。光潔切除率采用0.00005 英寸到 0.00003 英寸。(2) 對硬度為 rc51 或更高的材料來說， 橫進(jìn)給率起點(diǎn)為： 粗切率使用 0.00010 英

17、寸到 0.00005 英寸的每工件砂輪旋轉(zhuǎn)的去除率。光潔切除率采用0.00005 英寸到 0.00003 英寸。7.3磨削量，磨削精度和表面光潔度按常規(guī)，粗糙的磨粒用于高磨削率，因為這樣的砂輪通常允許大的磨削量。但是，如果工件材料是硬制鋼或一些其它很難滲入的合金，則應(yīng)該使用略微精細(xì)的磨料，由于與工件有更多的磨削點(diǎn)，砂輪會更加快速的進(jìn)行磨削。為保持尺寸精度，非磨削砂輪是很重要的。非磨削砂輪有相當(dāng)小的壓力，并且在精密加工時是非常重要的影響因素。在光潔度操作，通常是更好的光潔度需要更加精細(xì)的磨料尺寸和冷卻磨削砂輪。冷卻磨削可以使磨削熱產(chǎn)生的變形減小到最少，并且可以快速和一致的生產(chǎn)精密零件。7.4 接

18、觸面積與工件的接觸面大必須使用相對軟等級的砂輪，并具有開式結(jié)構(gòu)以提供充足的磨屑清理空間。關(guān)于砂輪的尺寸，過大的砂輪會有低壓力和變鈍的問題。過大尺寸的砂輪還會阻止冷卻液，導(dǎo)致磨削區(qū)域非常低的磨屑去除。相反，一個砂輪如果太小就不能有效率的工作，因為沒有足夠大的磨削面積，并且由于工作在過大壓力下會過度磨損。通常，當(dāng)砂輪的尺寸磨損至原有尺寸的70%時就需要更換他們了。7.5 工件和砂輪的轉(zhuǎn)速以及操作因素工件相對砂輪旋轉(zhuǎn)越快，更大的力會加在砂輪上，兩者軟的一者會起作用。相反，當(dāng)砂輪尺寸增加時，施加在砂輪的力會減小，相對硬的砂輪的起作用。7.6 磨削系統(tǒng)剛性成功的磨削系統(tǒng)需要剛性，選擇合適的砂輪軸或主軸是

19、非常必要的。要確定正確的砂輪軸，加工車間必須考慮砂輪磨損。在允許砂輪磨削工件和被修整的前提下選擇最短的。關(guān)于砂輪軸的長度與砂輪軸直徑的比率，使用盡可能最短的砂輪軸長度和最大的砂輪軸直徑。(1) 比率小于 3:1 會產(chǎn)生可靠的性能和最短的加工時間。(2) 比率界于 3:1 到 6:1 通常作為邊界選擇。(3) 比率大于 6:1 會導(dǎo)致諸如饒度、錐度、震顫和長的加工時間。8 研磨顫紋與短波紋解決方法研磨的不理想結(jié)果有兩種：一為工作物的面粗度，另一為尺寸，這些缺點(diǎn)的原因可能只是不適當(dāng)?shù)牟僮鳎驒C(jī)械的單純影響，或復(fù)發(fā)性的作用；因而，可能有數(shù)種原因聯(lián)合造成一個缺點(diǎn)，所以有時需要一種程序消除可能的原因。但

20、是，有時工作物面粗度的缺點(diǎn)若靠測量，則嫌太慢，甚至鑒定不當(dāng)；顫紋即其一例；所以本節(jié)要先敘述各缺點(diǎn)的特色，然后列出可能的原因與對策：在此先討論面粗度的缺點(diǎn)，然后談到尺寸的問題。8.1 顫紋工作物上的所有平行線未必就是顫紋，顫紋及是工作物相對于砂輪由振動而發(fā)生的結(jié)果，所以顫紋的特色是以銳線終止，發(fā)生銳線的原因是工作物相對于砂輪而振動，工作物與砂輪在研磨中失去接觸或成間歇性接觸。原因如下:(1) 研磨進(jìn)刀量太大顫紋的發(fā)生原因之一是進(jìn)刀量太大：特別是工作物細(xì)長時，此可能性容易查出，也容易解決;可試較小的進(jìn)刀量，并要檢討是否用穩(wěn)定扶架，若已用，則確認(rèn)是否調(diào)整適當(dāng)。(2)砂輪太硬此時有很多可行的對策，最明

21、顯的是改用較軟的砂輪，但因故不便立即更換砂輪時，可用以下對策：a.增加工作物速度，維持同樣的進(jìn)給率。b.利用較粗的削整。c.可能時，減低砂輪速度。d.增加研磨液混合物，促進(jìn)潤滑性。(3)未以穩(wěn)定扶架支持細(xì)長工作物細(xì)長的工作物，有很多直進(jìn)研磨作業(yè)時，為了保證品質(zhì)，務(wù)必使用穩(wěn)定扶架。工作物可能相對于砂輪而振動時，要用一個或更多的扶架，當(dāng)然，細(xì)長的工作物的振動傾向大于粗短的工作物。(4)傳給磨床的振動檢查是否有外來的振動傳到磨床時，最簡速的方法是停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在砂輪心軸外殼放一杯水，磨床附近的裝置繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則由水面可知是否有振動傳到磨床 ;在旋徑大的磨床中，工作物和砂輪高懸于支持面上時，若無特殊地基，很

22、容易受外來的振動影響。(5)磨床本身的振動標(biāo)出磨床本身的可疑振動域，每次只運(yùn)轉(zhuǎn)其中一機(jī)構(gòu);運(yùn)轉(zhuǎn)砂輪心軸單元、主軸臺、泵、工作臺(橫行研磨時 )，這樣即可找出毛病所在，然后檢查轉(zhuǎn)動零件的狀況及作業(yè)不當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)。8.2 短波紋原因如下：(1)來自皮帶的振動。皮帶厚度不均均時，可能引起短波紋，假使皮帶均勻，則只需調(diào)整(太松或太緊 ) ，若用 v 形皮帶，可檢查配合狀態(tài)，有時用較小斷面的v 形皮帶即可解決，也要確認(rèn)槽輪的排列，槽輪的形狀要適合所用的皮帶。(2)來自其它機(jī)械的振動。停止磨床，在某一部份置一指示器，或在砂輪心軸外殼置一杯水，確認(rèn)是否有來自其它機(jī)械的振動 ;若用細(xì)粒度、軟結(jié)合度的砂輪進(jìn)行輥筒研

23、磨時，可將砂輪速度降成百分之六十到七十。(3)油壓系統(tǒng)的振動。油壓系統(tǒng)中泵或放閥的錯誤作用，也會發(fā)生振動而造成短波紋;將放閥調(diào)整成很低壓時，表示該單元已故障，假使各單元的錯誤作用已很明顯，應(yīng)可對癥下藥；也不妨檢查聯(lián)結(jié)器的排列或冷卻泵的作用。(4)來自馬達(dá)的振動。檢查所有馬達(dá)的振動，假使發(fā)現(xiàn)某一馬達(dá)振動，先確認(rèn)是否鎖定于底座;切記滑輪也要平衡；也要校正馬達(dá)軸的偏轉(zhuǎn)。(5)來自鏈條和鏈輔的振動。工作物驅(qū)動機(jī)構(gòu)利用鏈條或鏈輪時，由于鏈輪為多形，所以驅(qū)動件愈大愈好;驅(qū)動件的齒數(shù)愈多，鏈條適應(yīng)其 度的準(zhǔn)確要求性愈不嚴(yán)格，所以這些條件不適合時，可能發(fā)生短波紋；維持鏈條的適正張力，將有助于工作物的均勻旋轉(zhuǎn)，不過，振動若源自嚴(yán)重摩耗的鏈條或鏈輪，則應(yīng)換新。(6)主軸臺的密封太緊。假使主軸臺用氈或其它密封材：特別是心軸，確認(rèn)密封不過緊；皮帶松弛時，用手可輕易轉(zhuǎn)動面板 (face plate)，假使密封材太緊，則有制動作用；板皮帶會緊張，使面板呈現(xiàn)跳躍性運(yùn)動，但皮帶松弛時，將會減速或停止；每轉(zhuǎn) 1 次時，此作用反復(fù)數(shù)次，造成不規(guī)則或間歇性轉(zhuǎn)動