模具零件精密加工
一幅模具是由眾多的零件組配而成,零件的質(zhì)量直接影響著模具的質(zhì)量,而零件的最終質(zhì)量又是由精加工來完成保證的,因此說控制好精加工關系重大。在國內(nèi)大多數(shù)的模具制造企業(yè),精加工階段采用的方法一般是磨削,電加工及鉗工處理。在這個階段要控制好零件變形,內(nèi)應力,形狀公差及尺寸精度等許多技術參數(shù),在具體的生產(chǎn)實踐中,操作困難較多,但仍有許多行之有效的經(jīng)驗方法值得借鑒。
模具零件的加工,根據(jù)零件的外觀形狀不同,大致可把零件分三類:板類、異形零件及軸類,其共同的工藝過程大致為:粗加工——熱處理(淬火、調(diào)質(zhì))——精磨——電加工——鉗工(表面處理)——組配加工。
- 零件熱處理
零件的熱處理工序,在使零件獲得要求的硬度的同時,還需對內(nèi)應力進行控制,保證零件加工時尺寸的穩(wěn)定性,不同的材質(zhì)分別有不同的處理方式。隨著近年來模具工業(yè)的發(fā)展,使用的材料種類增多了,除了Cr12、40Cr、Cr12MoV、硬質(zhì)合金外,對一些工作強度大,受力苛刻的凸、凹模,可選用新材料粉末合金鋼,如V10、ASP23等,此類材質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài)。
針對以Cr12MoV為材質(zhì)的零件,在粗加工后進行淬火處理,淬火后工件存在很大的存留應力,容易導致精加工或工作中開裂,零件淬火后應趁熱回火,消除淬火應力。淬火溫度控制在900-1020℃,然后冷卻至200-220℃出爐空冷,隨后迅速回爐220℃回火,這種方法稱為一次硬化工藝,可以獲得較高的強度及耐磨性,對于以磨損為主要失效形式的模具效果較好。生產(chǎn)中遇到一些拐角較多、形狀復雜的工件,回火還不足以消除淬火應力,精加工前還需進行去應力退火或多次時效處理,充分釋放應力。
針對V10、APS23等粉末合金鋼零件,因其能承受高溫回火,淬火時可采用二次硬化工藝,1050-1080℃淬火,再用490-520℃高溫回火并進行多次,可以獲得較高的沖擊韌性及穩(wěn)定性,對以崩刃為主要失效形式的模具很適用。粉末合金鋼的造價較高,但其性能好,正在形成一種廣泛運用趨勢。
- 零件的磨削加工
磨削加工采用的機床有三種主要類型:平面磨床、內(nèi)外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時要嚴格控制磨削變形和磨削裂紋的產(chǎn)生,即使是十分微小的裂紋,在后續(xù)的加工使用中也會顯露出來。因此,精磨的進刀要小,不能大,冷卻液要充分,尺寸公差在0.01mm以內(nèi)的零件要盡量恒溫磨削。由計算可知,300mm長的鋼件,溫差3℃時,材料有10.8μm左右的變化,10.8=1.2×3×3(每100mm變形量1.2μm/℃),各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響。
精磨時選擇好恰當?shù)哪ハ魃拜喪种匾?,針對模具鋼材的高釩高鉬狀況,選用GD單晶剛玉砂輪比較適用,當加工硬質(zhì)合金、淬火硬度高的材質(zhì)時,優(yōu)先采用有機粘結劑的金剛石砂輪,有機粘結劑砂輪自磨利性好,磨出的工件粗糙可達Ra=0.2μm,近年來,隨著新材料的應用,CBN砂輪,也即立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工效果,在數(shù)控成型磨,坐標磨床,CNC內(nèi)外圓磨床上精加工,效果優(yōu)于其它種類砂輪。磨削加工中,要注意及時修整砂輪,保持砂輪的銳利,當砂輪鈍化后,會在工件表面滑擦、擠壓,造成工件表面燒傷,強度降低。