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)動時切入工件，把工件表面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.這種情況稱為自銳。自銳過程分為斷裂和脫落兩種。(2) 斷裂：當(dāng)砂粒受到研磨或洗石時的沖擊，砂粒內(nèi)部

2、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.GRINDING WHEELBONDING AGEI4TABRASIVE GRAINGRAINS圖1 砂輪圖2自銳：斷裂，脫落砂輪號數(shù)和形狀如圖 3所示，1/、YZZa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”為磨料，表示砂粒成份適合加工之工件硬度。46”為砂號，表示砂注：規(guī)格表示中各組數(shù)字字母意思如下：“ 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)如表所示

3、.磨料勞氏硬度(Knoop' s)1鉆石（Diamond）7000-8000立方氮化硼(CBN)4700-4800炭化硅(SiC)2480氧化鋁(AI2O3)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.）磨料的性質(zhì)a. 氧化鋁（AI2O3）.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

4、，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(Kno ops)9A白200(im220703PB紅0.05 (im64億2300（4）PB砂輪的優(yōu)點：（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；（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

5、，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砂號砂號砂粒直徑（mm）, d取大研磨 量（mm）- d/10工件最少半徑（mm）- d/2光潔度（Ra） j46#0.5080.05080.2540.8-1.0 J

6、60#0.4060.04060.2030.4-0.6t80#0.2660.02660.1330.2-0.4:；100#0.1730.01730.08650.18-0.2 :11 120#0.1420.01420.0710.15-0.18|150#0.1220.01220.0660.12-0.15|1 220#0.0660.00660.0330.1-0.12 |320#0.0320.00320.0160.08-0.1 | 800#0.0070.00070.003510.05-0.08 i召_硬度11A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,Y,Z

7、|軟硬!1砂粒粘輔力較弱砂粒粘輔力較強(qiáng)11砂輪損耗較快砂輪損耗較慢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)陶瓷較硬，脆弱，可作敲擊測試.J:B(Resinoid)樹脂較陶瓷軟，有一定彈性.:R(Rubber)橡膠最軟，彈性強(qiáng)，J3怎樣選擇合適的砂輪選擇砂輪須注意三點：(1)型

8、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 VFM ;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:7 "x 1/

9、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。f71 0,15mm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，具有相當(dāng)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，令砂輪上的切削點重新回 復(fù)鋒利。 當(dāng)砂輪的外形及同心 度出現(xiàn)不規(guī)則，洗石可修正砂

10、 輪的型狀和同心度，以減少震動及確保工件的精確 度.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

11、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。洗石筆接觸點亦即是工件接觸點c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，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

12、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

13、 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。V敲擊測試（3）研磨角度順磨逆磨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

14、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

15、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) 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)給率起點為：粗切率使用0.00015英寸到0.00010英寸的每工件砂輪旋 轉(zhuǎn)

16、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)給率起點為： 粗切率使用 0.00010 英寸到 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，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

17、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

18、，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)

19、果有兩種：一為工作物的面粗度，另一為尺寸，這些缺點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，所以有時需要一種程序消除可能的原因。但 是，有時工作物面粗度的缺點若靠測量，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，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

20、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

21、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轉(zhuǎn)，在砂輪心軸外殼放一杯水，磨床附近的裝置繼續(xù)運轉(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，每次只運轉(zhuǎn)其中一機(jī)構(gòu);運轉(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

22、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)。(

23、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a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 a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，在工作物上呈現(xiàn)短波紋。(7) 不完全的齒輪作用。不完全的齒輪作用會使工作物的轉(zhuǎn)動持續(xù)變動而在工作物上留下痕跡；更顯著時，此作用會使 砂輪滯留接觸工作物某點的時間長于次一點，造成短波紋；此情形若因新齒輪而發(fā)生，有時混有軟磨料的油進(jìn)行抹磨，