1、第五章 模具光整加工,第一节 研磨与抛光 第二节 电化学抛光 第三节 超声波抛光 第四节 挤压研磨抛光 第五节 其他光整加工 第六节 照相腐蚀,一、研磨的机理 1.研磨的机理 研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量加工的精密加工方法。在被加工表面和研具之间置以游离磨料和润滑剂，使被加工表面和研具之间产生相对运动，并施以一定压力，通过其间的磨料作用去除表面突起，提高表面精度、降低表面粗糙度。 在研磨过程中，被加工表面发生复杂的物理和化学作用，其主要作用如下: （1）微切削作用 在研具和被加工表面作相对运动时，磨料在压力作用下，对被加工表面进行微量切削。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,在
2、不同加工条件下，微量切削的形式不同。当研具硬度较低、研磨压力较大时，磨粒可镶嵌到研具上产生刮削作用，这种方式有较高的研磨效率;当研具硬度较高时，磨粒不能嵌入研具，磨粒在研具和被加工表面之间滚动，以其锐利的尖角进行微切削。 （2）挤压塑性变形 钝化的磨粒在研磨压力作用下挤压被加工表面的粗糙突峰，便突峰趋向平缓和光滑，被加工表面产生微挤压塑性变形。 （3）化学作用 当采用氧化铬、硬脂酸等研磨剂时，研磨剂和被加工表面产生化学作用，形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜很容易被磨掉，而又不损伤材料基体。在研磨过程中氧化膜不断迅速形成，又很快被磨掉，提高了研磨效率。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,
3、2、研磨的特点 (1)尺寸精度高 加工热量少，表面变形和变质层很轻微，可获得稳定的高精度表面，尺寸精度可达0.025m。 (2)形状精度高 由于微量切削，研磨运动轨迹复杂，并且不受运动精度的影响，因此可获得较高的形状精度。球体圆度可达0.025m，圆柱体圆柱度可达0.1m。 (3)表面粗糙度低 在研磨过程中磨粒的运动轨迹不重复，有利于均匀磨掉被加工表面的突峰，从而降低表面粗糙度。表面粗糙度Ra值可达0.1m。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,(4)表面耐磨性提高 由于研磨表面质量提高，使摩擦系数减小，又因有效接触表面积增大，故便耐磨性提高。 (5)抗疲劳强度提高 由于研磨表面存在着残
4、余压应力，提高了零件表面的抗疲劳强度。 3、抛光机理 抛光是一种比研磨切削更微小的加工，其加工过程与研磨基本相同。研磨时研具较硬，其微切削作用和挤压塑性变形作用较强，在尺寸精度和表面粗糙度两方面都有明显的加工效果。抛光所用研具较软，其作用是进一步降低表面粗糙度，获得光滑表面，但不能改变表面的形状精度和位置精度，抛光加工后的表面粗糙度Ra值可达0.4m以下。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,二、研磨抛光的分类 1、按研磨抛光中的操作方式划分 (1)手工研磨抛光 主要靠操作者采用辅助工具进行研磨抛光。加工质量主要依赖操作者的技艺水平，劳动强度比较大，效率比较低。 (2)机械研磨抛光 主要
5、依靠机械进行研磨抛光，如挤压研磨抛光、电化学研磨抛光等等。机械研磨抛光质量不依赖操作者的个人技艺，工作效率比较高。 2、按磨料在研磨抛光过程中的运动轨迹划分 (1)游离磨料研磨抛光 在研磨抛光过程中，,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,利用研磨抛光工具给游离状态的研磨抛光剂以一定压力，使磨料以不重复的轨迹运动进行微切削作用和微塑性挤压变形。 (2)固定磨料研磨抛光 研具本身含有磨料，在加工过程中，研具以一定压力接触被加工表面，磨料和工具的运动轨迹一致。 3、按研磨抛光的机理划分 (1)机械作用研磨抛光 以磨料对被加工表面进行微切削为主的研磨抛光。 (2)非机械作用研磨抛光 主要依靠电能
6、、化学能等非机械能形式进行的研磨抛光。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,4、按研磨抛光剂使用的条件划分 (1)湿研 将磨料和研磨液组成的研磨抛光剂连续加注或涂敷于研具表面，磨料在研具和被加工表面之间滚动或滑动，形成对被加工表面的切削运动。这种方法的加工效率较高，加工表面的几何形状和尺寸精度不如干研，多用于粗研或半精研。 (2)干研 将磨料均匀地压嵌在研具表层中，施以一定压力进行研磨加工。可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度，加工效率低，一般用于精研。 (3)半干研 类似湿研，使用糊状研磨膏，用于粗、精研均可。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,三、研磨抛光的加工要素 研磨抛光
7、的加工要素见表5-1。 四、研磨抛光剂 研磨抛光剂是由磨料和抛光液组成的均匀混合剂。 1.磨料 磨料在机械式研磨抛光加工中，起着对被加工表面进行微切削和微挤压的作用，对加工质量起着重要作用。磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。 磨料有氧化铝磨料、碳化硅磨料、金刚石磨料、氧化铁磨料和氧化铬磨料等多种，,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,可根据被加工材料的软硬程度和表面粗糙度，以及研磨抛光的质量要求等选择磨料的种类。常用磨料及适用范围见表5-2。 磨料粒度主要依据研磨抛光前被加工表面的粗糙度以及研磨抛光后的质量要求进行选择。粗加工选较大的粒度，精加工选较小的粒度。 磨料粒度和颗粒尺寸常用筛分
8、法和显微镜分析法表示。筛分法是以筛网中相邻两个网孔间的距离表示，即筛号，适用于4240，号数越大表示颗粒尺寸越小，颗粒愈细;显微镜分析法以显微镜测得的颗粒尺寸表示，适用于W65W5，号数越小表示颗粒尺寸愈小，颗粒愈细。粒度小于100的称为磨粒，粒度为100240的称为磨粉，粒度在W40以下者称为微粉。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,2、研磨抛光液 研磨抛光液在研磨抛光过程中起着调和磨料、使磨料均匀分布和冷却润滑的作用，控制调节磨料在研磨抛光剂中的含量。研磨抛光液有矿物油、动物油和植物油三类。10机油应用最普遍；煤油在粗、精加工中都可使用；猪油中含有油酸活性物质，在研磨抛光过程中与被
9、加工表面发生化学反应，可提高研磨抛光效率，增加表面光泽。常用的研磨抛光液及用途见表5-4。 3、研磨抛光膏 研磨抛光膏是由磨料和研磨抛光液组成的，研磨抛光膏分硬和软磨料研磨抛光膏两类。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,硬磨料研磨抛光膏中的磨料有氧化铝、碳化硅、碳化硼和金刚石等，常用粒度为200，240，W40等磨粉和微粉，磨料硬度应大于工件硬度;软磨料研磨抛光膏中的磨料多为氧化铝、氧化铁和氧化铬等，常用粒度为W20及以下的微粉，软磨料研磨抛光膏中含有油质活性物质，使用时可以用煤油或汽油稀释。 五、研磨抛光工具 1、研具材料 研磨抛光时直接和被加工表面接触的研磨抛光工具称为研具。研具的
10、材料很广泛，原则上研具材料硬度应比被加工材料硬度低，但研具材料过软会使磨粒全部嵌入研具表面而使切削作用降低。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,总之，研具材料的软硬程度、耐磨性应该与被加工材料相适应。 一般研具材料有低碳钢、灰铸铁、黄铜、紫铜，硬木、竹片、塑料、皮革和毛毡等。灰铸铁中含有石墨，所以耐磨性、润滑性及研磨效率都比较理想(特别是精研磨)，灰铸铁研具用于淬硬钢、硬质合金和铸料的研磨;低碳钢强度较高，用于较小孔径的研磨;黄铜和紫铜用于研磨余量较大的情况，加工效率比较高，但加工后表面光泽性差，常用于粗研磨;硬木、竹片、塑料和皮革等材料常用于窄缝、深槽及非规则几何形状的精研磨和抛光。
11、 2、研具 (1)普通油石 一般用于粗研磨，,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,它由氧化铝或碳化硅等磨料和黏结剂压制烧结而成。使用时根据型腔形状磨成需要的形状，并根据被加工表面的粗糙度和材料硬度选择硬度和粒度。当被加工零件材料较硬时，应该选择较软的油石，否则反之。当被加工零件表面粗糙度要求较高时，油石要细一些，组织要致密些。 (2)研磨平板 主要用于单一平面及中小镶件端面的研磨抛光，如冲裁凹模端面、塑料模中的平面分型面等。研磨平板用灰铸铁材料，并在平面上开设相交成600或900，宽13mm，距离为152Omm的槽，研磨抛光时在研磨平板上放置微粉和抛光液。 (3)研磨环 用于车床或磨床上
12、对外圆表面进行研磨的一种研具。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,研磨环有固定式和可调式两类，固定式的研磨环的研磨内径不可调节，而可调式的研磨环的研磨内径可以在一定范围内调节，以适应环磨外圆的变化，参见图5-1。 (4)研磨芯棒 固定式研磨芯棒的外径不可调节，芯棒外圆表面带有螺旋槽，以容纳研磨抛光剂。可调节芯棒如图5-2所示。 (5)研磨抛光辅助工具 辅助工具有多种，如手持电动往复式研抛工具等，应根据被加工表面的形状特点进行选择。 电动往复式 如图5-3所示。它的质量约O.5kg，操作灵活方便。工作时手握研磨柄，动力从软轴传来，带动球头杆作直线往复运动，最大行程为2Omm，往复次数为5
13、 000次/min。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,球头杆前端配26mm大小的圆形或矩形研磨环，可进入狭长沟槽研磨抛光。若将球头杆换成油石夹头、砂纸夹头或金刚石什锦挫刀等，可进行较大尺寸平面或曲面的研磨抛光。 电动直杆旋转式 手持电动直杆旋转式研磨抛光工具如图5-4所示，安装研磨抛光工具的夹头高速旋转实现研磨抛光。夹头上可以配置切212的特形金刚石砂轮，研磨 抛光不同曲率的凹弧面。还可配置R4Rl2的塑胶研磨抛光套或毛毡抛光轮，可以研磨抛光复杂形状的型腔或型孔。 电动弯头旋转式 手持电动弯头旋转式研磨抛光工具如图5-5所示，它可以伸入型腔，对有角度的拐槽、弯角部位进行研磨抛光加工。
14、,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,六.研磨抛光工艺过程 1、研磨抛光余量 研磨抛光余量取决于零件尺寸、原始表面粗糙度、最终精度要求等，原则上研磨抛光余量只要能去除表面加工痕迹和变质层即可。研磨抛光余量过大，使加工时间延长，研磨抛光工具和材料消耗增加，加工成本增大;研磨抛光余量过小，加工后达不到要求的表面粗糙度和精度。当零件的尺寸公差较大时，研磨抛光余量可以取在零件尺寸公差范围以内。 淬硬后的成型表面由Ra=0.8m提高到Ra=0.05m时的研磨抛光余量为:,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,平面:取0.0150.03m; 内圆:当d=25125mm时，取0.040.08m;
15、外圆:当d10mm时，取0.030.04m; 当d1030mm时，取0.030.05m; 当d3160mm时，取00.040.06m 。 2.研磨抛光阶段和轨迹 研磨抛光加工一般经过粗研磨细研磨精研磨抛光4个阶段，4个阶段中总的研磨抛光次数依据研磨抛光余量以及初始和最终的表面粗糙度与精度而定。磨料的粒度从粗到细，每次更换磨料都要清洗工具和零件。,第一节 研磨与抛光,下一页,返回,上一页,各部位的研磨顺序根据被加工面的具体情况确定。 研磨抛光中，磨料的运动轨迹要使被加工表面各点有相同(或近似)的切削(磨削)条件，运动轨迹可以往复、交叉，但不应该重复。磨料的运动轨迹要根据被加工表面的大小和形状来选
16、择，有直线式、正弦曲线式、无规则圆环式、摆线式和椭圆线式等。,第一节 研磨与抛光,返回,上一页,一.电化学抛光的基本原理和特点 1.基本原理 电化学抛光的基本原理如图5-6所示。被抛光零件接直流电源的阳极，耐腐蚀材料(不锈钢或铝材)作为工具接直流电源的阴极。将零件和工具放入电解液槽中，零件、工具和电解液中就有电流通过，阳极在电化学作用下产生溶解现象，其表面的金属被一层层蚀除，使被抛光零件的表面粗糙度下降，而零件的形状和尺寸不受影响。 随着阳极溶解的进行，在阳极表面上生成黏度高，电阻大的氧化物薄膜。在突起处薄膜较薄，电阻较小，,第二节 电化学抛光,下一页,返回,电流密度比凹洼处大(另外从电学理论
17、得知:电场中的带电体，其电力线在粗糙表面尖端处的密度大)，因此突起处首先被溶解。经过一段时间后，高低不平的表面逐渐被蚀平，从而得到光洁平整的表面。 2、特点 (1)电火花加工后的表面，经过电化学抛光后可使表面粗糙度Ra值从3.21.6m降低到0.40.2m。电化学抛光时各部位金属去除速度相近，抛光量很小，电化学抛光后的尺寸精度和形状精度可控制在0.Olmm之内。,第二节 电化学抛光,下一页,返回,上一页,(2)电化学抛光的效率是普通手工研磨抛光的几倍。如抛光余量为0.10.15mm时，电化学抛光时间约为10l5min，而且抛光速度不受材料硬度的影响。 (3)电化学抛光工艺方法简单，操作容易，而
18、且设备简单，投资小。 (4)电化学抛光不能消除原表面的“租波纹“，因此电化学抛光前零件表面应无波纹现象。 二.影响电化学抛光质量的因素 (1)电解液 电解液的成分和比例对抛光质量有决定性的影响，电解液的配方和比例要根据金属材料进行选择。,第二节 电化学抛光,下一页,返回,上一页,(2)电流密度 通常电化学抛光都在较高的电流密度下进行，以获得平滑光亮的表面。但当电流密度过高时，阳极析出的氧气过多，使电解液近似沸腾，不利于抛光的证常进行。 (3)电解液温度 一般电解液温度低，金属溶解速度低，生产效率低。电化学抛光属于小距离化学反应，电解产物如不能及时排除也影响抛光质量，抛光时应通过搅拌或移动，促使
19、电解液流动，保持抛光区电解液的最佳状态，减小电解液的温度梯度。 (4)抛光时间 抛光开始时表面平整速度最大，随着时间的增加，阳极金属去除总量增加。具体金属材料都有一个最佳抛光时间，超过最佳抛光时间抛光质量逐渐变差。,第二节 电化学抛光,下一页,返回,上一页,(5)金属材料的金相组织状态 金属的金相组织愈均匀、致密，抛光效果愈好。金属中若含有较多非金属成分，抛光效果就差。金属若以合金形式组成，应选择便合金均匀溶解的电解液。铸件由于组织疏松和存在着游离石墨，不宜进行电化学抛光。 (6)抛光表面的原始表面粗糙度 采用电化学抛光时，工件的原始表面粗糙度Ra值在达到2.50.8m时，电化学抛光才能取得满
20、意效果。 三.抛光方式 1.整体电化学抛光法 整体电化学抛光如图5-7所示。直流电源电压为050V，,第二节 电化学抛光,下一页,返回,上一页,一般电流密度为80100A/dm2，工具电极的上下运动由伺服机构控制，工作台上有纵横拖板以调节工件和电极之间的相互位置，电解液有恒温控制装置。 工具电极装于机床主轴夹头上，采用耐蚀性较好的不锈钢、铅或石墨等制成，接电源的阴极，其形状尺寸和位置应使工件表面的电流密度分布均匀;被抛光的工件放于工作台的电解液槽内，接电源的阳极。工具电极和型腔周边保持5lOmm的电解间隙。电解液加热至工作温度，其液面应超出工件上平面1520mm。接通电源，调整电压符合预定电流
21、后即可开始抛光。抛光时为避免电解液温度过高以及为排除电解气泡，应经常补充新的电解液并搅拌，或采用定时提升工具电极的方法达到搅拌电解液的目的。,第二节 电化学抛光,下一页,返回,上一页,2.逐步电化学抛光法 逐步电化学抛光法如图5-8所示(DMP-10型电化学修磨抛光机)。直流脉冲电源3的电压为024V无级调节，输出(平均)最大电流10 A，输出波形为矩形波。电解液槽7的容积为7L，由泵6经过过滤器向抛光区注入电解液。积聚在抛光型腔工件11内的电解液和电解产物由电动吸引器9产生的负压吸回电解液槽。160W电动机带动电动抛光器，抛光轮转速在8 00020 000 r/min范围内无级调速，抛光轮用
22、于快速擦除电化学抛光时在工件表面产生的黑色薄膜。,第二节 电化学抛光,返回,上一页,人耳能听到的声波频率为1616 000Hz，频率低于I6Hz的声波为次声波，频率超过16 000Hz的声波为超声波。用于加工和抛光的超声波频率为16 00025 000Hz，超声波和普通声波的区别是频率高、波长短、能量大和有较强的束射性。 一、基本原理 超声波加工和抛光是利用工具端面作超声频振动，迫使磨料悬浮液对硬脆材料表面进行加工的一种方法。超声波抛光的作用是降低表面粗糙度，其原理如图5-9所示。抛光时工具5和工件7之间加入由磨料和工作液组成的磨料悬浮液，工具以较小的压力压在工件表面上。超声换能器2通入50H
23、z的交流电，,第三节 超声波抛光,下一页,返回,产生16 000Hz以上的超声频纵向振动，并借助变幅杆3，4把位移振幅放大到0.050.lmm左右，驱使工具端面作超声振动，迫使工作液中的悬浮磨料以很大的速度和加速度不断地撞击和抛磨被加工表面，使被加工表面的材料不断遭到破坏变成粉末，实现微切削作用。虽然每次打击下来的粉末很少，但由于打击的频率很高，所以仍保持一定的加工效率。超声波抛光的主要作用是磨料在超声振动下的机械撞击和抛磨，其次是工作液中的“空花”作用加速了超声波抛光和加工的效率。所谓“空化”作用是当产生正面冲击时，促使工作液钻入被加工表面的微裂处，加速了机械破坏作用。在高频振动的某一瞬间，
24、工作液又以很大的加速度离开工件表面，,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,工件表面的微细裂纹间隙形成负压和局部真空。同时在工作液内也形成很多微空腔，当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，迫使空泡闭合，引起极强的液压冲击波，强化了加工过程。 二、特点 1、超声波抛光适用于加工硬脆材料及不导电的非金属材料； 2、工具对工件的作用力和热影响小，不会产生变形、烧伤和变质层，加工精度可达0.010.02mm，表面粗糙度Ra=10.1m； 3、可以抛光薄壁、薄片、窄缝及低刚度零件； 4、超声波抛光设备简单，使用和维修方便，操作容易；,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,5、由于抛光时工具头无
25、旋转运动，工具头可以用软材料做成复杂形状，抛光复杂的型孔和型腔表面。 三、设备简介 模具超声波抛光机的外形如图5-10所示。超声波抛光机主要由超声波发生器、换能器和机械振动系统3部分组成，如图5-11所示。 1、超声波发生器 超声波发生器的作用是将50Hz的交流电转变成具有一定功率输出的超声波电振荡。 2、机械振动换能器 换能器的作用是将超声波电振荡转换成机械振动。目前换能器有压电效应式和磁致伸缩效应式两种。,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,在锆钛酸铅(压电陶瓷)等界面上加以一定电压后，会产生一定的机械变形；反之，当它受到机械压缩或拉伸时，界面将产生一定的电荷，形成一定的电动势，这种
26、现象称为“压电效应“。将锆钛酸铅制成圆形薄片，两面镀银，经高压直流电进行极化处理，一面为阳极，一面为阴极。使用时将两片叠在一起，阳极在中间，阴极在两侧，用螺钉夹紧，如图5-12所示。为了导电引线方便，常用镍片夹在两压电陶瓷片阳极之间作为接线端片(阳极必须与设备绝缘)。压电陶瓷片的自振频率与其厚薄、上下端块的质量及夹紧力等成正比。,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,3、机械振动系统 机械振动系统包括变幅杆和工具。当加工端面较小时，两者可以做成一体。 变幅杆也称振荡扩大器，前述的压电式或磁致式换能器的变形量很小，在共振条件下其振幅不超过0.0050.01mm，需通过变福杆将其放大到0.01
27、0.1mm，才能进行超声波加工。将变幅杆大端与换能器的轴截面相连，由于变幅杆和换能器连接面的截面大，而工作端截面小，因此它可以将换能器的振幅扩大，满足超声加工的需要。变幅杆的形式有圆锥形、指数形和阶梯形等，如图5-14所示。 工具和变幅杆之间采用机械或胶合方式相连接。超声波机械振动经变幅杆扩大振幅后传给工具，工具沿轴向振动。,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,工具头的形状应该和模具抛光型腔的形状相适应。固定磨料式工具头有金刚石油石、电镀金刚石锉刀、刚玉油石等，这类磨料用于粗抛光。游离磨料式工具头采用硬木和竹片等材料，抛光时在抛光面涂以研磨粉和工作液的混合剂，用于精抛光。研磨粉是氧化铝、
28、碳化硅等，工作液用煤油、汽油或水。 四、抛光工艺 1、抛光余量 模具成型表面经过电火花精加工之后，进行超声波抛光时的抛光余量一般控制在0.020.04 mm 之内;特殊情况下抛光余量可小于或等于0.00000,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,2、抛光方式 欲使Ra=1.252.5m的表面抛光后达到Ra=0.630.08m，要经过逐级抛光才能达到。一般要经过粗抛、细抛和精抛几个阶段。粗抛光时采用固定磨料或采用180左右的磨料进行抛光;细抛光时采用游离磨料方式，磨料粒度为W40 左右;最后精抛光时采用W5W3.5的磨料进行干抛(不加工作液)。每次更换磨料时，都应该将工具头和抛光表面清洗干
29、净。 五、影响抛光效率的因素 1、工具的振幅和频率 超声波抛光的效率随着工具振动的频率和振幅的增大而提高，在分级抛光时可以在维持工具头压力的情况下，逐步提高工具头振动的频率和振幅。,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,但是，随着频率和振幅的提高，便变幅杆和工具承受过大的交变应力，会导致变幅杆和工具的寿命降低。另外随着频率和振幅的增大，使变幅杆和工具、换能器之间连接处的能量损耗增大。因此，一般振幅控制在0.010.lmm，频率控制在16 00025 000Hz之间。此外，在加工时频率应调至共振频率，以取得最大振幅。 2、工具对工件的静压力 抛光时工具对工件的进给力也称静压力。随着工具头末端
30、与工件抛光表面之间间隙的增大，磨料和工作液对抛光表面的压力降低，削弱了磨料对工件的撞击力和打击深度。当两者的间隙过小时，磨料和工作液不能顺利循环更新，降低了生产效率。因此，工具与工件之间应有一个合理的间隙和压力。,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,3、磨料的种类和粒度 磨料的种类应该根据被加工材料选择。加工硬质合金和淬火钢等高硬度材料时应该选择碳化硼磨料;加工硬度不太高的硬脆材料时，可以选择碳化硅磨料。磨料粒度的选择和振幅有关，当振幅为0.O5mm时，磨料粒度愈大加工效率愈高;当振幅小于0.O5mm时，磨料粒度愈小加工效率愈高。 4、料液比 磨料工作液中磨料与工作液之间的体积比或质量比
31、，称为料液比。料液比过大和过小都将使抛光效率降低，通常抛光用的料液比为0.51左右。,第三节 超声波抛光,下一页,返回,上一页,六、影响抛光表面质量的因素 超声波抛光的表面粗糙度和磨料的粒度、被加工材料性质、工具振幅等有关。磨料颗粒尺寸越小，工件材料硬度越高，超声振幅越小，则加工表面粗糙度改观得越大。另外，采用机油和煤油工作液比水工作液更能获得好的表面粗糙度。,第三节 超声波抛光,返回,上一页,挤压研磨抛光属于磨料流动加工，也称挤压研磨。它不仅能对零件表面进行光整加工，还可以去除零件内部通道上的毛刺。 一、基本原理 挤压研磨抛光是将含有磨料的油泥状黏弹性高分子介质组成的黏性研磨抛光剂，用一定压
32、力挤过被加工表面，通过磨料颗粒的刮削作用去除被加工表面的微观不平材料的工艺方法。磨料颗粒相当于“软砂轮”，在流动中紧贴零件加工表面的磨料，实施摩擦和切削作用，将“切屑”从被加工表面刮离，图5-15为挤压研磨抛光加工过程示意图。工件5安装在夹具4中，夹具和上、下磨料室相通，磨料室内充满黏研磨抛光剂，由上、下活塞依次往复运动，,第四节 挤压研磨抛光,下一页,返回,对研磨抛光剂施加压力，使研磨抛光剂在一定压力作用下，反复从被加工表面滑擦通过，从而达到研磨抛光的目的。 二、特点 1、适用范围广 由于研磨抛光剂是一种半流体状态的弹黏性介质，它可以和任何复杂形状的被加工表面相吻合，所以适用于各种复杂表面的
33、加工。同时它加工材料范围广，无论是高硬度模具材料，还是铸铁、铜、铅等材料，以及陶瓷、硬塑料等非金属材料都可以加工。 2、抛光效果好 挤压研磨抛光后的尺寸精度、表面粗糙度和抛光前的原始状态有关。电火花线切割加工后的表面，,第四节 挤压研磨抛光,下一页,返回,上一页,经挤压研磨抛光后表面粗糙度可达Ra=0.040.O5m，尺寸精度可达0.0l0.0025mm，完全可以去除电火花加工后的表面质量缺陷。但是挤压研磨抛光属于均匀“切削”，它不能修正原始加工的形状误差。 3、抛光效率高 挤压研磨抛光的加工余量一般为0.010.lmm，所需要的研磨抛光时间为几分钟至十几分钟，与手工研磨抛光相比，大大提高了生
34、产率。 三、黏弹性研磨抛光剂与设备 挤压研磨抛光需选用黏弹性研磨抛光剂，也称为黏性磨料。它由磨料和特殊的流动介质均匀混合而成，其性能优劣直接影响到抛光效果。,第四节 挤压研磨抛光,下一页,返回,上一页,目前，国内外挤压研磨抛光机多为立式对置活塞式，通过两活塞的运动迫使研磨抛光剂作上下流动。挤压研磨抛光所用的夹具，除要完成定位和夹紧作用外，还应能容纳和引导研磨抛光剂通过零件需要研磨抛光的部位，并阻抗、干扰研磨抛光剂不流过不需要加工的部位。应该根据被加工零件的形状、尺寸和研磨抛光的需要对夹具进行设计，图5-16为常用夹具的工作示意图。 四、工艺参数 挤压研磨抛光的工艺参数包括磨料的种类、粒度及磨料
35、在研磨抛光剂中的含量，研磨抛光剂的黏度，挤压压力，研磨抛光剂的流动速度及流量4个方面。,第四节 挤压研磨抛光,下一页,返回,上一页,磨料的种类、粒度及磨料含量可根据被加工零件的材料类型和加工要求选取。 研磨抛光剂的黏度根据加工要求选取，对于完全是研磨抛光性的加工选取高黏度研磨抛光，如果有去毛刺和倒圆性质的研磨抛光应选取中等黏度的研磨抛光剂。 挤压压力一般根据机床提供的范围选取，机床可提供的挤压压力在70020 000kPa之间。一般先从低压力开始选取。 挤压研磨抛光剂的流量也在机床提供的范围内选取，一般机床的流量范围为7225L/min，机床磨料缸的容量为0.13L，研磨抛光时可根据不同的加工
36、要求进取。,第四节 挤压研磨抛光,返回,上一页,一.喷丸抛光 喷丸抛光是利用含有微细玻璃球的高速干燥流对被抛光表面进行喷射，去除表面微量金属材料，降低表面粗糙度的方法。喷丸抛光与喷砂使用的磨料类型不同，喷丸抛光所用的玻璃球颗粒更细，喷射后的玻璃球不循环使用。喷丸抛光的加工装置如图5-17所示。 喷丸抛光在模具加工中主要用于去除电火花加工后的成型表面变质层。影响其加工速度的因素有磨料粒度、喷嘴直径、喷嘴到加工表面的距离、喷射速度和喷射角度。喷丸抛光的工艺参数如下: 1、磨料 喷丸抛光所用的磨料为玻璃球，磨料颗粒尺寸为10150m。,第五节 其他光整加工,下一页,返回,2、载体气体 喷丸抛光的载体
37、气体可用于燥空气、二氧化碳等，但不得用氧气。气体流量为28L/min左右，气体压力为0.21.3MPa，流速为152335m/s。 3、喷嘴 喷嘴材料要求耐磨性好，多采用硬质合金材料。喷嘴口径为0.131.2。 二、程序控制抛光 在加工非球面透镜塑料注射模成型表面时，成型表面的粗糙度要求很低，而且形状精度误差在1m之内，甚至高达0.10.3m。为实现高质量表面抛光和形状复杂表面的抛光，研制出程序控制抛光机，它适用于各种高精度复杂曲面的研磨抛光。,第五节 其他光整加工,下一页,返回,上一页,程序控制抛光机由计算机、数控系统、机械系统和附件等组成。这种抛光方式能有效地保证加工质量，减轻人工研磨抛光
38、的随意性，同时降低了劳动强度和提高了生产效率。 加工前将被加工工件的材料状态、抛光前的表面质量和加工尺寸与研磨抛光后的表面质量要求等参数输入到计算机，由计算机自动设定各项工艺参数，控制各种形状曲面的运动轨迹和加工压力。为保证加工的均匀性，可改变抛光头的运动速度，移动加工表面，改变工作台的回转速度等。在加工前和加工过程中，均可以采用人机对话修正加工工艺参数。,第五节 其他光整加工,返回,上一页,随着人们审美意识的加强，越来越多的塑料制品表面装饰有凸凹文字、图案或花纹(皮革纹、橘皮纹等)。照相腐蚀广泛用于模具工作型面上的图形、文字和花纹的加工，这是一种高质量、低成本、高效可靠的加工工艺，是照相制版
39、和化学腐蚀的结合。简单的图案、文字也可采用机械刻制或电火花加工法进行加工。 一、特点 照相腐蚀作为模具成型面精饰加工的一种特殊工艺有以下特点:用照相腐蚀加工的图文精度高，图案仿真性强，腐蚀深度均匀;用照相腐蚀加工模具图文可在零件淬火、抛光后进行;可以在曲面上加工图文;可靠性高(图文加工是零件加工的最后一道工序)。,第六节 照相腐蚀,下一页,返回,二、对模具成型零件的要求 1、材料要求 钢材除应具有强度高，韧性好，硬度高，耐磨、耐腐蚀性好，切削加工性能优良，易抛光等优点外，还应具有良好的图文饰刻性能，即钢质晶粒细小，组织结构均匀。常用的45钢、T8、TlO、P2O、40Cr、40CrMn等均具有
40、良好的饰刻性，而Crl2，Crl2MoV等材料的饰刻性较差，花纹装饰效果不太理想。另外，在加工前应对钢材的偏析及各向异性作相应处理。 2、拔模斜度 如果型腔侧壁要做图文，则应有较大的拔模斜度。拔模斜度除根据塑件的材料、尺寸、精度来确定以外，还须考虑图文深度对拔模斜度的要求，图文越深，,第六节 照相腐蚀,下一页,返回,上一页,拔模斜度越大(一般在102.50之间)，当图文深度大于l00m时，拔模斜度应在40以上。 3、表面粗糙度 在高光洁的型腔表面上制作图文时，涂感光胶和贴花纹版时会打滑，不易粘牢，但表面太粗糙时图文的效果也不好，因此表面粗糙度要适当。如果是亚光细砂纹，取表面粗糙度Ra=0.40
41、.8m;细花纹或砂纹取Ra=1.6m;一般花纹取Ra=3.2m。如果是粗花纹，表面粗糙度还可适当增加。 4、镶嵌块结构 如果图文面积很小，可做成镶嵌块，只对镶嵌块做照相腐蚀。这种方法工艺性好，容易制作，不会因为腐蚀的失败而报废模具成型零件，且花纹磨损后镶嵌块更换方便。,第六节 照相腐蚀,下一页,返回,上一页,三、照相腐蚀应用实例 1、电器开关盒压塑模的工作型面饰刻图5-18所示为电器开关盒，由于凹模型腔较深，文字又是圆弧排列，所以要采用照相蚀刻技术来做图文。由于使用过程中文字只起标志作用，故采用凸字，这样腐蚀面积较小，腐蚀工艺简单。采用如图5-19所示的正阳文文稿，经一次正拍，一次反拍后，得到
42、反阳文版，曝光腐蚀后得到如图5-20所示具有反向凹入文字的压塑模成型零件。 2、轿车驾驶室装饰板塑料注射模工作型面的皮纹加工 轿车驾驶室内的各种塑料把手、塑料面板均采用皮纹装饰，可达到美观、不反光、手感好的效果。,第六节 照相腐蚀,下一页,返回,上一页,图5-21是某轿车驾驶室装饰板的皮革花纹阳文稿，经一次拍摄可得到相应的阴文版，用此阴文版对模具成型零件的工作型面进行曝光腐蚀。成型面在涂感光胶之前，应对要加工花纹部分进行酸洗，使其表面变得粗糙，以形成塑件的亚光效果。,第六节 照相腐蚀,返回,上一页,表5-1 研磨抛光的加工要素,返回,表5-2 常用磨料及适用范围,返回,表5-4 常用研磨抛光液
43、及用途,返回,图 5-1 外圆研磨环,返回,图 5-2 可调式内圆研磨芯棒,返回,图5-3 手持电动往复式研磨抛光工具,返回,图5-4 手持电动直杆旋转式研磨抛光工具,返回,图5-5 手持电动弯头旋转式研磨抛光工具,返回,图5-6 电化学抛光的基本原理图,返回,图5-7 整体电化学抛光示意图,返回,图5-8 逐步电化学抛光法示意图,返回,图5-9 超声波抛光原理示意图,返回,图5-10 手持式超声波抛光机外形图,返回,图5-11 超声波抛光机的组成,返回,图5-12 压电效应式换能器,返回,图5-14 变幅杆的形式,返回,图5-15 挤压研磨抛光的加工过程,返回,图5-16 挤压研磨抛光夹具,返回,图5-17 喷丸抛光加工装置,返回,图5-18 电器开关盒,返回,图5-19 开关盒的阳文稿,返回,图5-20 开关盒的压塑模,返回,图5-21 皮革花纹的阳文稿,返回,
