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模具的电解修磨抛光

作者:  信息来源:模具  2006-10-12

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市场对模具型腔质量要求高,抛磨工作量大,尤其是有的塑料模具的表面要求达到镜面效果。不只是数控铣削,就是电火花加工之后,由于被加工表面粗糙度还不够理想,以及电火花加工时表面产生与基体成分组织和性能完全不同的变质层,影响模具质量和寿命,也需后序处理:精修和抛光。 传统的模具表面研磨与抛光加工主要依靠手工加...

    市场对模具型腔质量要求高,抛磨工作量大,尤其是有的塑料模具的表面要求达到镜面效果。不只是数控铣削,就是电火花加工之后,由于被加工表面粗糙度还不够理想,以及电火花加工时表面产生与基体成分组织和性能完全不同的变质层,影响模具质量和寿命,也需后序处理:精修和抛光。

    传统的模具表面研磨与抛光加工主要依靠手工加工,所耗费的工时约占模具加工总工时的30%左右,既费工费时,又难于保证质量,型面的抛光已成为模具加工的薄弱环节。电解修磨抛光是近年来发展起来的一种高效率加工工艺,它能大大提高模具质量和寿命,缩短模具制造周期,降低模具制造成本。

 

1  电解修磨抛光的原理及特点

    电解修磨抛光是在电解抛光的基础上发展起来的一门新技术。在电解修磨抛光的过程中,修磨工具和工件表面接触并不断地修锉掉工件表面由于电解加工所生成的氧化膜,使工件表面露出新的金属表面,并继续被电解。这样,由于电解作用和刮除氧化膜作用的交替进行,达到去除氧化膜和减小表面粗糙度的目的。

    电解修磨抛光的特点为:

    (1)抛光后型腔精度高。抛光无砂纸划痕,获得无任何条纹的光滑表面。经电解修磨抛光后的表面采用油石及砂纸能较容易地抛光到Ra<0.2μm

    (2)抛光速度快,节省时间。传统的手工抛光费工费时,它所耗费的工时约为模具加工总工时的30%,与手工抛光相比,电解修磨抛光可节省工时50-70%;

    (3)可抛光复杂型腔。对型腔中用一般修磨工具难以精修的部位和形状,采用异行磨头能较准确地按照原型腔进行修磨,效果更为显著。尤其是抛光模具的窄缝、沟槽、角部、根部、内孔等,能明显提高劳动生产率;

    (4)用电解修磨抛光的方法去除硬化层时,模具工作零件型面原始粗糙度为Ra6.33.2μm即可,这相当于电火花加工中标准加工所得到的表面粗糙度。这时工具电极损耗小,表面波纹度也低。对已产生的表面波纹,用电解修磨法也能基本去除;

    (5)电解修磨抛光是基于电化学腐蚀原理利用电能、化学能和机械能的综合作用去除金属的。它不会使工件引起热变形或产生应力,工件硬度也不影响腐蚀速度,可抛硬质合金、粉末冶金制品、EDM火花硬层及各种塑胶、压铸冲压模具;

    (6)装置结构简单,操作方便,工件电压低,电解液无毒,便于推广。

 

2  电解修磨抛光的工艺过程

2.1 模具加工要求

要求模具型腔电火花加工至中规准为止,表面粗糙度Ra6.33.2μm即可。

2.2 脱脂

    脱脂的目的在于使电解加工的阳极溶解能顺利的进行。用有机溶剂或在下列溶液中脱脂,如表1

 

 

 

2.3 修磨方法

    (1)工件8放在工作槽6内,使磁铁7吸附在其上(如图1)

    (2)把选用的磨头插入手柄2内;

    (3)开动电解液泵12,调节合适的流量,将电源限位转换开关选至三档,接通直流电源;

    (4)握住手柄,使磨头3在被加工表面慢慢移动,并稍加压力,加工表面即发生电化学反应;

    (5)立即用热水冲洗电解修磨抛光后的工件。

2.4 电解修磨抛光的后处理

    经电解修磨抛光的模具表面无任何划痕,表面粗糙度可达Ra0.40.2um,但是加工表面附有极薄一层Fe3O4组成的黑膜,影响模具表面的光洁度。除去这层黑膜可采用传统的手工抛光方法,用油石研磨膏或砂布进行打磨,也可采用硫酸、磷酸酪酐作电解液进行电解抛光,以得到光亮的表面。为了提高抛光生产率,还可采用电动抛光器将毛毡抛光轮或木杆装在钻夹头上用研磨膏以12000r/min左右的转速进行高速抛光。

3  电工具的研制

    (1)导电石墨油石的研究。模具型腔型面复杂,导电工具若能与加工表面基本紧贴锉磨,不仅能增加加工接触面积,而且能使型面被加工区域的去除量比较均匀。若导电工具能像普通油石略有磨损,就具有一定的形状自吻合特性,为此,研制了石墨导电油石,以石墨为导电体,选用半导电的碳化硅作磨料,用树脂粘接并压制成型,经过反复试制已能进行正常的电解修磨抛光。抛光前,按被抛模具型面将油石端头在砂轮上略加修整,装夹在导电工具夹上后就可进行抛光,这样任何复杂型腔都可加工抛光。

    (2)人造金刚石导电锉。为了解决模具窄缝、沟槽、根部、角部等油石难以抛光部位的抛光,制造了各种形状的人造金刚石导电锉,其结构如图2所示。

导电锉常用180240目的粒度,粒度太细,导电锉寿命明显缩短。实验表面,导电锉供油充分,导电性能好,可以选用较高的加工电流,所以加工速度快,电极无损耗,但加工粗糙度比导电石墨油石略低。

 

4  电解液、加工电源、电极间隙的选择

    电解液在电解修磨抛光中的作用很大,它直接影响加工表面质量和生产率。选用的电解液应该无毒害,加工生产率较高,但杂散腐蚀又要求较小,常用食盐水、氯化钠、硝酸钠等单组分电解液较难满足上述要求。电解液选用每升水溶入150g硝酸钠、50g氯化钠。此电解液无毒,但使用时应注意勿使它与有机物混合或受强烈振动。

    电解修磨抛光加工电源可以采用全波整流,可控硅晶闸管调压、斩波后以等脉冲的矩形波输出,最大输出电流为10A,电压为024V也可采用一般的稳压直流电源。

    电解修磨抛光时影响抛光效果和抛光质量的主要因素是电极间隙,即磨粒突出导电基体的高度。电极间隙太大,则电流密度小,效果低,抛光后所获得的表面质量较差。间隙太小,则电解产物难于排除,容易发生电流短路,抛光后工件表面的粗糙度不均匀。一般电极间隙可取0.10.25mm

 

5  结论

    随着社会的发展,产品的精度和表面质量要求越来越高,对模具表面要求也越来越高。电解修磨抛光是一种行之有效的模具抛光方法,用它来抛光型腔模的棱角部、根部、窄缝和沟槽以及复杂的型面,与手工抛光相比可节省工时5070%,这种抛光工艺在模具加工中将得到广泛应用。

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