模具拋光一定要注意的基礎知識
/ 2021/6/5 10:40:45
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常用的拋光方法及工作原理
1.機械拋光
機械拋光是靠切削或使材料表面發(fā)生塑性變形而去掉工件表面凸出部得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉運動(dòng)。利用該技術(shù)可達到ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中表面粗糙度違禁詞的。光學(xué)鏡片
模具常采用這種方法。機械拋光是模具拋光的主要方法。
2.化學(xué)拋光
化學(xué)拋光是材料在化學(xué)介質(zhì)中讓表面微觀(guān)凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解，從而得到平滑面。該方法可以?huà)伖庑螤顝碗s的工件，可以同時(shí)拋光很多工件，效率高。化學(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為ra10μm。
3.電解拋光
電解拋光基本原理與化學(xué)拋光相同，即靠選擇性溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。與化學(xué)拋光相比，它可消除陰極反應的影響，效果較好。
4.超聲波拋光
超聲拋光是利用工具斷面作超聲波振動(dòng)，通過(guò)磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場(chǎng)中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀(guān)力小，不會(huì )引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。
5.流體拋光
流體拋光是依靠流動(dòng)的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達到拋光的目的。流體動(dòng)力研磨是由液壓驅動(dòng)，介質(zhì)主要采用在較低壓力下流過(guò)性好的特殊化合物（聚合物狀物質(zhì)）并摻入磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。
6.磁研磨拋光
磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場(chǎng)作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質(zhì)量好，加工條件容易控制。采用合適的磨料，加工的表面粗糙度可達到ra0.1μm。
7.電火花超聲復合拋光
為了提高表面粗糙度ra為1.6μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專(zhuān)用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源進(jìn)行復合拋光，由超聲振動(dòng)和電脈沖的腐蝕同時(shí)作用于工件表面，迅速降低其表面粗糙度，這對經(jīng)車(chē)、銑、電火花及線(xiàn)切割等工藝加工后的模具粗糙表面拋光效果明顯，十分有效。
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模具拋光常用的工具及規格類(lèi)別
模具拋光常用的工具有：砂紙,油石,絨氈輪,研磨膏,合金銼刀,鉆石磨針,竹片,纖維油石,圓轉動(dòng)打磨機。
砂紙:150#,180#,320#,400#,600#,800#,1000#,1200#，1500#；
油石:120#,220#,400#,600#；
絨氈輪:圓柱形,圓椎形,方形尖嘴；
研磨膏：1#（白色）3#（黃色）6#（橙色）9#（綠色）15#（藍色）25#（褐色）35#（紅色）60#（紫色）；
銼刀:方,圓,扁,三角及其他形狀；
鉆石磨針：一般為3/32柄或1/8柄,有圓波形,圓柱形,長(cháng)直柱形,長(cháng)圓椎形；
竹片:各式形狀適合操作者及模具形狀而造,作用是壓著(zhù)砂紙,在工件上研磨,達到所要求的表面粗糙度；
纖維油石：200#（黑色）400#（藍色）600#（白色）800#（紅色）
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三拋光的工藝過(guò)程
1.粗拋
精銑、電火花加工、磨削等工藝后的表面可以選擇轉速在35000～40000r/min的旋轉表面拋光機進(jìn)行拋光。然后是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1000#。
2.半精拋
半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1000#→1200#→1500#。實(shí)際上#1500砂紙只用適于淬硬的模具鋼（52hrc以上），而不適用于預硬鋼，因為這樣可能會(huì )導致預硬鋼件表面損傷，無(wú)法達到預期拋光效果。
3.精拋
精拋主要使用鉆石研磨膏。若用拋光布輪混合鉆石研磨粉或研磨膏進(jìn)行研磨，則通常的研磨順序是9μm（1800#）→6μm（3000#）→3μm（8000#）。9μm的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來(lái)去除1200#和1500#號砂紙留下的發(fā)狀磨痕。接著(zhù)用粘氈和鉆石研磨膏進(jìn)行拋光，順序為1μm（14000#）→1/2μm（60000#）→1/4μm（100000#）。
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拋光的工作環(huán)境
拋光過(guò)程應分開(kāi)在兩個(gè)工作地點(diǎn)完成，即粗磨加工地點(diǎn)和精拋加工地點(diǎn)分開(kāi)，而且要注意清洗干凈上一道工序殘留在工件表面的砂粒。
一般從用油石到1200#砂紙完成后粗拋光后，工件需轉到無(wú)塵間進(jìn)行拋光，確保空氣中無(wú)灰塵微粒粘在模具表面。精度要求在1μm以上（包括1μm）的拋光工藝在清潔的拋光室內即可進(jìn)行。若進(jìn)行更加精密的拋光則必需在絕對潔凈的空間，因為灰塵、煙霧，頭皮屑和口水沫都有可能報廢高精密拋光表面。
拋光工藝完成后工件表面要做好防塵保護工作。當拋光過(guò)程停止時(shí)，應仔細去除所有研磨劑和潤滑劑，保證工件表面潔凈，隨后應在工件表面噴淋一層模具防銹涂層。
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影響表面拋光性的因素
1.工件表面狀況
材料在機械加工過(guò)程中，表層會(huì )因熱量、內應力或其他因素而損壞，切削參數不當會(huì )影響拋光效果。電火花加工后的表面比機械加工或熱處理后的表面更難研磨，因此電火花加工結束前應采用電火花精修整，否則表面會(huì )形成硬化薄層。如電火花精修規準選擇不當，熱影響層的深度違禁詞可達0.4mm。硬化薄層的硬度比基體硬度高，必須去除。因此違禁詞增加一道粗磨加工，為拋光加工提供一個(gè)良好基礎。
2.鋼材的品質(zhì)
優(yōu)質(zhì)的鋼材是獲得良好拋光質(zhì)量的前提條件，鋼材中的各種夾雜物和氣孔都會(huì )影響拋光效果。要達到良好的拋光效果，工件必須在開(kāi)始機械加工時(shí)要注明拋光的表面粗糙度，當一件工件確定需要鏡面拋光時(shí)，必須要選拋光性能好的鋼材并且都經(jīng)過(guò)熱處理否則達不到預期的效果。
3.熱處理工藝
如果熱處理不當，鋼材表面硬度不均或特性上有差異，會(huì )給拋光造成困難。
4.拋光的技術(shù)
由于拋光主要是靠人工完成，所以人的技能目前還是影響拋光質(zhì)量的主要原因。
一般認為拋光技術(shù)影響表面粗糙度，其實(shí)好的拋光技術(shù)還要配合優(yōu)質(zhì)的鋼材以及正確的熱處理工藝，才能得到滿(mǎn)意的拋光效果；反之，拋光技術(shù)不好，就算鋼材再好也做不到鏡面效果。
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不同類(lèi)型拋光應注意的事項
1.模具砂紙打磨和油石研磨應注意的事項
(1）對于硬度較高的模具表面只能用清潔和軟的油石打磨工具。
(2）在打磨中轉換砂號級別時(shí)，工件和操作者的雙手必須清洗干凈，避免將粗砂粒帶到下一級較細的打磨操作中。
(3）在進(jìn)行每一道打磨工序時(shí)，砂紙應從不同的45°方向去打磨，直至消除上一級的砂紋，當上一級的砂紋清除后，必須再延長(cháng)25%的打磨時(shí)間，然后才可轉換下一道更細的砂號。
(4）打磨時(shí)變換不同的方向可避免工件產(chǎn)生波浪等高低不平。
2.鉆石研磨拋光應注意的事項
鉆石研磨拋光必須盡量在較輕的壓力下進(jìn)行，特別是拋光預硬鋼件和用細研磨膏拋光時(shí)。在用8000#研磨膏拋光時(shí)，常用載荷為100～200g/cm2，但要保持此載荷的精準度很難做到。為了方便做到這一點(diǎn)，可以在木條上做一個(gè)薄且窄的手柄，或者在竹條上切去一部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控制拋光壓力，以確保模具表面壓力不會(huì )過(guò)高。當使用鉆石研磨拋光時(shí)，不僅工作表面要求潔凈，工作者的雙手也必須十分清潔。
3.塑料模拋光應注意的事項
塑料模具的拋光與其他行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴格說(shuō)，塑料模具的拋光應該稱(chēng)為鏡面加工。它不僅對拋光本身有很高的要求并且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標準。鏡面拋光的標準分為4級：a0=ra0.008μm，a1=ra0.016μm，a3=ra0.032μm，a4=ra0.063μm，由于電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精確度，而化學(xué)拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質(zhì)量又達不到要求，所以精密模具的鏡面加工還是以機械拋光為主。
拋光中注意事項如下：
(1)當一新模腔開(kāi)始加工時(shí)，應先檢查工件表面，用煤油清洗干凈表面，使油石面不會(huì )粘上污物導致失去切削的功能。
(2)研粗紋時(shí)要按先難后易的順序進(jìn)行，特別一些難研的死角，較深底部要先研，最后是側面和大平面。
(3)部分工件可能有多件組拼在一起研光，要先分別研單個(gè)工件的粗紋或火花紋，后將所有工件拼齊研至平滑。
(4)大平面或側平面的工件，用油石研去粗紋后再用平直的鋼片做透光檢測，檢查是否有不平或倒扣的不良情況出現，如有倒扣則會(huì )導致制件脫模困難或制件拉傷。
(5)為防止模具工件研出倒扣或有一些貼合面需保護的情況，可用鋸片粘貼或用砂紙貼在邊上，這樣可得到理想的保護效果。
(6)研模具平面用前后拉動(dòng)，拖動(dòng)油石的柄盡量放平，不要超出25°，因斜度太大，力由上向下沖，易導致研出很多粗紋在工件上。
(7)如果工件的平面用銅片或竹片壓著(zhù)砂紙拋光，砂紙不應大過(guò)工具面積，否則會(huì )研到不應研的地方。
(8)盡量不要用打磨機修分模面，因砂輪頭修整的分模面比較粗糙以及有波浪高低不平，如必要用時(shí)，必須將砂輪頭粘修至同心度平衡。
(9)研磨的工具形狀應跟模具的表面形狀接近一致，這樣才能確保工件不被研變形。
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如何解決拋光中出現的常見(jiàn)問(wèn)題
1.拋光過(guò)度
在日常拋光過(guò)程中遇到的違禁詞問(wèn)題就是“拋光過(guò)度”，就是指拋光的時(shí)間越長(cháng)，模具表面的質(zhì)量就越差。發(fā)生拋光過(guò)度有二種現象：即是“橘皮”和“點(diǎn)蝕”。拋光過(guò)度多發(fā)生于機械拋光。
2.工件出現“橘皮”的原因
不規則粗糙的表面被稱(chēng)為“橘皮”，產(chǎn)生“橘皮”有許多的原因，最常見(jiàn)的原因是由于模具表面過(guò)熱或滲碳過(guò)度而引起，拋光壓力過(guò)大及拋光時(shí)間過(guò)長(cháng)是產(chǎn)生“橘皮”的主要原因。比如：拋光輪拋光，拋光輪產(chǎn)生的熱量會(huì )很容易造成“橘皮”。較硬的鋼材能承受的拋光壓力會(huì )大一些，相對較軟的鋼材容易發(fā)生拋光過(guò)度，研究證明產(chǎn)生拋光過(guò)度的時(shí)間會(huì )因鋼材的硬度不同而有所不同。
3.消除工件“橘皮”的措施
當發(fā)現表面質(zhì)量拋得不好時(shí)，許多人就會(huì )增加拋光的壓力和延長(cháng)拋光的時(shí)間，這種作法往往會(huì )使表面的質(zhì)量變得更差。
可采用以下的方法去補救：
(1)把有缺陷的表面去除，研磨的粒度比先前使用砂號略粗一級，然后進(jìn)行研磨，拋光的力度要比先前的低一些。
(2)以低于回火溫度25℃的溫度進(jìn)行應力消除，在拋光前使用最細的砂號進(jìn)行研磨，直到達到滿(mǎn)意的效果，最后以較輕的力度進(jìn)行拋光。
4.工件表面“點(diǎn)蝕”形成的原因
由于在鋼材中有些非金屬的雜質(zhì)，通常是硬而脆的氧化物，在拋光過(guò)程中從鋼材表面被拉出，形成微坑或點(diǎn)蝕，產(chǎn)生“點(diǎn)蝕”的主要因素有以下幾點(diǎn)：
(1)拋光的壓力過(guò)大，拋光時(shí)間過(guò)長(cháng)。
(2)鋼材的純凈度不夠，硬性雜質(zhì)的含量高。
(3)模具表面生銹。
(4)黑皮料未清除。
5.消除工件點(diǎn)蝕的措施
(1)小心地將表面重新研磨，砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一級，采用軟質(zhì)及削銳的油石進(jìn)行最后步驟的研磨才再進(jìn)行拋光程序。
(2)當砂粒尺寸小于1mm應避免采用最軟的拋光工具。
(3)盡可能采用最短的拋光時(shí)間和最小的拋光力度。
結束語(yǔ)：模具制造過(guò)程中型腔的拋光是非常重要的一道工序，它關(guān)系到模具的質(zhì)量和壽命，也決定制品質(zhì)量的好壞。掌握拋光的工作原理和工藝過(guò)程，選擇合理的拋光方法，可以提高模具質(zhì)量和壽命，進(jìn)而提高制品的質(zhì)量
