自由曲面模具精整加工分析

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1、自由曲面模具精整加工分析譚文平（株洲金利金屬容器廠株洲412005）摘要：模具型腔表面的精整加工，直接影響模具質(zhì)量的好壞。本論文以電化學(xué)、磁研磨和機器人3種非傳統(tǒng)拋光技術(shù)為例，概述了其工作原理和特點及應(yīng)用，對超聲、離子束2種超精密加工技術(shù)作了簡要介紹，提出應(yīng)以自動化技術(shù)引領(lǐng)工藝進步，注重產(chǎn)品質(zhì)量和用戶需求。關(guān)鍵詞：精整加工；模具；拋光；機器人AnalysisofFreeSurfaceofMoldFinishingTanWenping(ZhuzhouJinliMetalContainerFactory,Zhuzhou,412005)Abstract:Themoldqualityisin

2、flectedbyfinishingofthemoldcavitysurfacedirectlyaffecting.Inthisthesis,wetakeelectrochemical,magneticgrindingandrobot3kindsofnon-traditionalpolishingtechniquesforexample,anoverviewofitsworkingprincipleandcharacteristicsandapplication.Brieflyintroducetwokindsofultra-precisionmachiningtechnologyo

3、fultrasound,ionbeam.Weproposedshouldleadtheprocessadvances,automationtechnologyandfocusonproductqualityanduserneedsKeywords:Finishing;Mould;Polishing;Robot1.引言模具是機械加工中重要的生產(chǎn)工具，因此用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量好壞，以及使用壽命的長短，都與模具表面粗糙度的高低有很大的關(guān)系。此外，產(chǎn)品的耐磨、防腐蝕和抗疲勞等性能的好壞也與模具表面質(zhì)量有直接的關(guān)系。由于先進技術(shù)的發(fā)展特別是數(shù)控、電火花加工以及CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用，使得復(fù)

4、雜曲面的加工基本實現(xiàn)了自動加工，然而模具的精加工技術(shù)卻受到一定的限制，一直停留于手工操作的階段，但是精加工工序占總加工量的30%～40%，因此成為模具加工行業(yè)的一大難題。2.非傳統(tǒng)整形拋光2.1電化學(xué)光整加工電化學(xué)及其復(fù)合光整加工技術(shù)主要是依據(jù)金屬工件表面的電化學(xué)陽極溶解原理，屬于離子的去除。因此電化學(xué)光整加工工藝生產(chǎn)率約為機械光整加工的5～10倍。但是拋光效果也受到電解液和電流密度以及電解時間和電解溫度的影響。傳統(tǒng)的電化學(xué)拋光工藝加工已經(jīng)具備很高的效率，但是表面粗糙度質(zhì)量較差，只能較原來降低1～2級，此外酸性的電解溶液也會對壞境產(chǎn)生和大影響，因此大型、復(fù)雜零件的光整加工一般不采用電

5、化學(xué)加工技術(shù)[1]。日本學(xué)者對線切割加工型面進行光整加工采用脈沖電化學(xué)成對電極的方法，實驗結(jié)果獲得了較好的表面質(zhì)量；但這種采用成型電極加工的方法，通用性較差[2]。電解加工采用脈沖電流主要目的是提高成型精度[3-8]。而且脈沖電化學(xué)光整加工對于提高工件表面質(zhì)量有很大的作用，例如降低表面粗糙度、提高表面反射率等。通過一系列的實驗證實影響表面質(zhì)量的重要因素有：電流的密度以及電解液溶質(zhì)。例如對1Crl8Ni9Ti試件和A3、45及T8鋼試件，電流密度宜采用40～55A/m，電解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)15～25?？傊娀瘜W(xué)加工已經(jīng)成為一種重要的光整加工技術(shù)。2.2磁粒光整加工光整加工作為模具型腔加工的最

6、后一道工序，對于其后產(chǎn)品的質(zhì)量有著很大的影響，但是對于型腔表面形狀復(fù)雜模具，一般的光整加工手段卻很難得到理想的效果。磁研磨加工法以其良好的柔性、自適應(yīng)性、可控性特點，在復(fù)雜形狀工件的光整加工中發(fā)揮了巨大的作用。因此這些年內(nèi)越來越受到大家的關(guān)注。所謂磁研磨法，就是通過磁場中磁力的作用，將磁性研磨粒子吸壓在工件表面，磁性研磨粒子在，工件表面與磁極之間的間隙中沿磁力線整齊排列，形成磁性刷，最后由于磁力的作用壓附在工件表面上。旋轉(zhuǎn)磁場或旋轉(zhuǎn)工件使磁性刷與工件表面產(chǎn)生相對運動，從而完成對工件表面的研磨加工。磁力研磨的特點主要有：（1）工件表面與磁極之間的間隙，使得加工過程中具有很好的加工柔性，

7、因此可以對多種形狀的表面進行加工處理；（2）位于加工間隙中的研磨粒子也形成了磁性刷，能夠隨著工件形狀而改變，因此在工件表面的加工中，不受表面形狀的限制，例如仿形壓附、翻滾、分離；（3）磁力研磨加工中，對于過去所無法加工的領(lǐng)域，現(xiàn)在只需改變外部的磁鐵變換磁力線的方向，就可以達到控制磁性研磨粒子的軌跡，使得磁性研磨粒子按照規(guī)定加工內(nèi)表面[9]。（4）對于模具型腔、彎管內(nèi)部、小瓶頸容器等普通刀具無法深入的內(nèi)部表面的加工，磁力研磨技術(shù)再次發(fā)揮了其獨特的穿透性能。2