模具磨床加工技術

1、 模具磨床加工技術 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：預留適當加工量，提高效率，減低成本；切削量：粗磨 0. 05mm,精磨 0. OlmnTO. 02mm(合適預磨量). 2砂輪 2. 1砂輪的切削原理 切入工件，把工件表面 研磨用的砂 輪是由許多細小的砂 粒緊密排列而成，而每一粒砂粒就等如一把小刀，在轉動時 需要切削的材料除去。 2. 2砂粒的自銳過程 仃)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：當砂粒受到研磨

2、或洗石時的沖擊，砂粒內部會受到破壞，形成斷裂. (3) 脫落：經過斷裂后，砂粒會續(xù)漸變小，到最后會隨砂輪轉動而脫落. GRINDING WHEEL J BONDING AGEI4T ABRASIVE GRAIN GRAINS 圖1砂輪 砂輪號數(shù)和形狀如圖3所示, 圖2自銳：斷裂，脫落 1 / K77 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： 注：規(guī)格表示中各組數(shù)字字母意思如下：“粒粗 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 度?！?K”為硬度?！?6”表示結構?！?V”表示結構黏合

3、劑。 2. 5磨料 (1) 常用的磨 料(Abrasive)如表所示. 磨料勞氏硬度(Knoop s) 鉆石（Diamond） 7000-8000 立方氮化硼(CBN) 4700-4800 炭化硅(SiC) 2480 氧化鋁(AI203) 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 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 a. 氧化鋁（AI2O3） 應用于一鋼材，如黃牌鋼、模具鋼及銘鋼等。特性：脆性較低，韌性較高 b. 碳化硅（SiC）應用于非鐵金屬，非金屬及高韌性材料特性：硬度高于氧化鋁，脆性較強，韌性較低，較為

4、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，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） 口 9A 純氧化鋁，咼脆性 40或以下 紅 12A 含銘氧化鋁，中脆性 40-50 藍 3MSB 9A+燒結砂粒 50-55 紫 3PB 12A+燒結砂粒 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 (im 2 2070 3PB 紅 0. 05 (im 61億 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

5、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）提高工件質量，尺寸穩(wěn)定性及光潔度；（7）減少工件內應力；（8 ）比9A更鋒利，切削更快。 （5）砂輪與鋼材研磨的損耗 率（Grinding Ratio） （Ratio） 磨料損耗率二工件切削體積/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 CBN （氮化鋤）損耗:鋼材被加工（?5mm） M2 1:4.5 1:1030 M4 1:2.0 1:180 M50 1:250 T15 1:0.8 1:120 01 1:50 1:750 A2 1:20 1:390 D2 1:3. 0 1:65

6、0 2. 6砂號 砂號 砂粒直徑（mm） , d 取大研磨量（mm） - d/10 匸件最少半徑（mm） - d/2 光潔度(Ra) 1 46# 0. 508 0. 0508 0. 254 0. 8-1. 0 J 60# 0. 406 0. 0406 0. 203 0. 4-0. 6t 80# 0. 266 0. 0266 0. 133 0. 2-0. 4: ；100# 0. 173 0. 0173 0. 0865 0. 18-0. 2 : 1 0. 142 0. 0142 0. 071 0. 15-0. 18 |150# 0. 122 0. 0122 0. 066 0. 12-0. 15|

7、1 220# 0. 066 0.0066 0. 033 0. 1-0. 12 320# 0. 032 0.0032 0. 016 0. 08-0. 1 800# 0. 007 0. 0007 0. 0035 1 n mn np -i 召硬度 1A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, 0, P, Q, R, S, T, U, V, W, Y, Z| 軟 硬！ 1祉煒牡鋪力鶴悶 砂粒粘輔力較強 1砂輪損耗較快 砂輪損耗較慢 2. 8結構 mi6, 7, 建議：型號：1#;尺寸：7 x 1/2 x 1-1/4;規(guī)則：9A 46 K 6 VFM ;每次進刀量

8、：0. 05mm ；磨削層 數(shù)：0. 15 / 0. 05 二 3 次。 實例2:材料:S136H (HRC 52);建議：型號：1#;尺寸：7 x 1/2 ” x 11/4 ” ；規(guī)則：3PB 46 1-H12VC2 ;每次進刀 量:0. 05mm ;磨削層 數(shù)：0. 15 / 0. 05 二 3 次。 71 0, 15mm 實例鋼材 4洗石筆應用 金剛石洗石筆采用粉未冶金技術，經過高溫燒結、熱圧成型等工序，將天然金剛石粘結鑲嵌于硬質合金基體中，具有相當 高的硬度和抗彎強度。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

9、床。 洗石目的：鋒利砂輪，成型，同蕊.重新磨銳己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鋒利。當砂輪的外形及同 心度出現(xiàn)不規(guī)則，洗石可修正砂輪的型狀和同心度，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。洗石筆角度應是斜向10-15 ，洗石筆要常轉動，務求筆咀成尖型，能使砂輪鋒利.洗砂輪時，洗石筆應在砂輪中心偏左約1 2mm, 作用是洗石時平臺約移動而不損害火石筆和產生危險.每次洗石落刀應 0.2mm0.3mm,來回2、3次.洗石筆移動速度應為300mm/m

10、in石筆不應過長，而收筆孔要順配不可過松.洗石筆應放 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 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

11、 （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而上，保證工件表面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）砂輪在安裝前應進行仔細的外觀檢查用膠錘輕力敲砂輪，觀察有無裂紋和損傷，未經檢驗或檢驗后發(fā)現(xiàn)有破裂聲等，應嚴禁使 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，必須在有防護罩的情況下，空運轉5分鐘，此時操作者應站在砂輪旋轉方向的側邊，以防意外 6. 2砂輪操作的安全守則 （1）每次操作

12、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， 應注意砂輪轉速不應超出砂輪可抵受轉速。（4）必需使用紙片夾穩(wěn)砂輪。 6. 3敲擊測試 （1）輕敲砂輪四邊.（2）如果砂輪正常，聲音應較清脆.（3）如敲聲低沉，代表砂輪有內裂情況，請不要使用。 6. 4進刀方向與研磨角度 （1）順磨。 砂輪會由外至內研磨工件；而砂輪所承受研磨阻力由大至少；被加工鋼料由厚至??；被加工鋼料產生的應力較少；適合研磨量較深的 情況下使用。 （2）逆磨。 砂輪會由內至外研磨工件；而砂輪所承受研磨阻力由少至大；被加工鋼料由薄至厚；被加工鋼料產生的應力較大；減少工件燒傷

13、；適合 研磨量較少的情況下使用。 敲擊測試 （3）研磨角度 V 順磨 逆磨 工件 每一刀的切削量都是一致 開始接觸工件時，主軸負荷己經很大，所以產生的震動較 多。 7影響磨床加工質量的要素 切削量由少至多, 再由多至少. 開始及結束接觸工件時，主軸負荷較小，所以產生的震動較 少。 7. 1工件材料 工件材料的硬度等級和應力裂紋主要影響了磨粒的選擇，尺寸和砂輪的等級。硬質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

14、于高抗拉強度材料，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度的材料，例如鑄鐵，軟青銅和鋁，以及硬質合金。 （3）金剛石砂輪用于非金屬材料，例如高密度陶瓷，碳化硼，碳化鈣和硼硅酸玻璃。按照斷裂特性可以分為三種碳化鋁磨料: 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

15、，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的去除 率。光潔切除率釆用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，

16、 則應該使用略微精細的磨料，由于與工件有更多的磨削點，砂輪會更加快速的進行磨削。 為保持尺寸精度，非磨削砂輪是很重要的。非磨削砂輪有相當小的壓力，并且在精密加工時是非常重要的影響因素。在光潔度操作，通 常是更好的光潔度需要更加精細的磨料尺寸和冷卻磨削砂輪。冷卻磨削可以使磨削熱產生的變形減小到最少，并且可以快速和一致的生產精 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，并具有開式結構以提供充足的磨屑清理空間。 關于砂輪的尺寸，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

17、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工件和砂輪的轉速以及操作因素 工件相對砂輪旋轉越快，更大的力會加在砂輪上，兩者軟的一者會起作用。相反，當砂輪尺寸增加時，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會產生可靠的性能和最短的加

18、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 研磨的不理想結果有兩種：一為工作物的而粗度，另一為尺寸，這些缺點的原因可能只是不適當?shù)牟僮?，或機械的單純影響，或復發(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；顫紋即其一例；所以木節(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

19、相對于砂輪由振動而發(fā)生的結果，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) 研磨進刀量太大 顫紋的發(fā)生原因之一是進刀量太大：特別是工作物細長時，此可能性容易查出，也容易解決；可試較小的進刀量，并要 檢討是否用穩(wěn)定扶架，若己用，則確認是否調整適當。 (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，促進潤 滑性。 (3) 未以穩(wěn)定扶架支持細長工作物

20、細長的工作物，有很多直進研磨作業(yè)時，為了保證品質，務必使用穩(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，當然，細長的工作物的振動傾向大于粗短的工作物。 (4) 傳給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，在砂輪心軸外殼放一杯水，磨床附近的裝置繼續(xù)運轉， 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而上時，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 標出磨床本身的可疑振動域，每次只運轉其中一機構；運轉砂輪心軸單元、主軸臺、泵、工作臺(橫行研磨時)，這樣即 可找出毛病所在，然后檢查轉動零件的狀況及作業(yè)不當?shù)?/p>

21、機構。 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)，有時用較小斷面的V形皮帶即可解決，也要確認槽輪的排列，槽輪的形狀要適合所用的皮帶。 (2) 來自其它機械的振動。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，確認是否有來自其它機械的振動；若用細粒 度、軟結合度的砂輪進行鶴筒研磨時，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；將放閥調整成很低壓時，表示該單 元已故障，假使各單元的錯誤作用己很明顯，應可

22、對癥下藥；也不妨檢查聯(lián)結器的排列或冷卻泵的作用。 (4) 來自馬達的振動。檢查所有馬達的振動，假使發(fā)現(xiàn)某一馬達振動，先確認是否鎖定于底座；切記滑輪也要平衡；也要 校正馬達軸的偏轉。 (5) 來自鏈條和鏈輔的振動。工作物驅動機構利用鏈條或鏈輪時，由于鏈輪為多a形，所以驅動件愈大愈好；驅動件的齒 數(shù)愈多，鏈條適應其a度的準確要求性愈不嚴格，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，不過，振動若源自嚴重摩耗的鏈條或鏈輪，則應換新。 (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，確認密封不過緊；皮帶松弛時，用手可輕易轉動面板(face plate), 假使密封材太緊，則有制動作用；板皮帶會緊張，使而板呈現(xiàn)跳躍性運動，但皮帶松弛時，將會減速或停止；每轉1次時，此作用反復數(shù) 次，造成不規(guī)則或間歇性轉動，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行抹磨，可改善良多，但