模具磨床加工技术

模具磨床加工技术山东龙威模具加工中心山东聊城252000李建生胡建明王威1磨床加工磨床加工作用:钢材和可磨削材料,纠正不规则,提高平衡度和光洁度;效率:预留适当加工量,提高效率,减低成本;切削量:粗磨0.05mm,精磨0.01mm~0.02mm(合适预磨量).2砂輪2.1砂輪的切削原理研磨用的砂輪是由许多细小的砂粒紧密排列而成，而每一粒砂粒就等如一把小刀，在转动时切入工件，把工件表面需要切削的材料除去。2.2砂粒的自锐过程(1)自锐:不論在研磨或洗石时,砂粒都会不停形成新的切削点.这种情况称为自锐。自锐过程分为断裂和脱落兩种。(2)断裂:当砂粒受到研磨或洗石时的冲击,砂粒内部会受到破坏,形成断裂.(3)脱落:经过断裂后,砂粒会续渐变小，到最后会随砂輪转动而脱落.图1砂輪图2自锐:断裂,脱落砂轮号数和形状如图3所示,图3砂轮号数和形状砂轮尺寸称号:D(外径)XT(厚度)XH(孔径);180x13x31.75mm;规格:9A46K6V注：规格表示中各组数字字母意思如下：“9A”为磨料，表示砂粒成份适合加工之工件硬度。“46”为砂号，表示砂粒粗度。“K”为硬度。“6”表示结构。“V”表示结构黏合剂。2.5磨料(1)常用的磨料(Abrasive)如表所示.磨料勞氏硬度(Knoop’s)钻石(Diamond)7000-8000立方氮化硼(CBN)4700-4800炭化硅(SiC)2480氧化铝(Al2O3)2070一般而言,磨料的硬度需要是工件硬度的三倍或以上，才可进行加工。(注:HRC60及HRC20的钢材,其勞氏硬度分别为750及250.)(2)磨料的性质a.氧化铝(Al2O3).应用于一钢材,如黄牌钢、模具钢及铬钢等。特性:脆性较低,韧性较高.b.碳化硅(SiC)应用于非铁金属,非金属及高韧性材料.特性:硬度高于氧化铝，脆性较强,韧性较低,较为锋利.碳化硅綠色(5C):传热慢的金属,非铁金属;碳化硅黑色(6C):非铁金属,铸铁,灰铸铁.（3）配合钢材研磨的砂輪系列砂輪颜色磨料编号磨料特性适磨硬度(HRC)白9A纯氧化铝,高脆性40或以下红12A含铬氧化铝,中脆性40-50蓝3MSB9A+烧结砂粒50-55紫3PB12A+烧结砂粒55或以上砂輪编号砂輪颜色晶粒大小60#所含晶粒硬度(Knoops)9A白200μm220703PB红0.05μm64亿2300（4）PB砂輪的优点：（1）增加每次洗石可磨工件數量；（2）减少砂輪及洗石笔的损耗；（3）减少修砂輪次數及修正份量；（4）降底加工温度,减少工件烧伤；（6）提高工件质量,尺寸稳定性及光洁度；（7）减少工件内应力；（8）比9A更锋利,切削更快。（5）砂輪与钢材研磨的损耗率(GrindingRatio)(Ratio)磨料损耗率=工件切削体积/砂輪损耗体积（6）砂輪与钢材研磨的比率钢材（60HRc）(氧化铝)损耗:钢材被加工(Ø10mm)CBN(氮化錋)损耗:钢材被加工(Ø5mm)M21:4.51:1030M41:2.01:180M50-1:250T151:0.81:120011:501:750A21:201:390D21:3.01:6502.6砂号砂号砂粒直径(mm),d最大研磨量(mm)=d/10工件最少半径(mm)=d/2光洁度(Ra)46#0.5080.05080.2540.8-1.060#0.4060.04060.2030.4-0.680#0.2660.02660.1330.2-0.4100#0.1730.01730.08650.18-0.2120#0.1420.01420.0710.15-0.18150#0.1220.01220.0660.12-0.15220#0.0660.00660.0330.1-0.12320#0.0320.00320.0160.08-0.1800#0.0070.00070.00350.05-0.082.7硬度A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,Y,Z软硬砂粒粘辅力较弱砂粒粘辅力较强砂輪损耗较快砂輪损耗较慢容易由砂輪脱落不易由砂輪脱落2.8结构0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14砂粒排列较紧密砂粒排列较疏切削点较多砂粒之间的空隙较多研磨量较大砂粒与工件接触较少砂粒之间的空隙较小研磨液易渗入砂輪容易“烧砂輪＂避免“烧砂輪＂情况.2.9粘合剂:粘合剂的主要作用-将砂粒粘在一起.粘合剂的特性-影响砂粒自锐,断裂及脱落的过程.V(Vitrified)陶瓷较硬,脆弱,可作敲击测试.B(Resinoid)树脂较陶瓷软,有一定弹性.R(Rubber)橡胶最软,弹性强,3怎样选择合适的砂輪选择砂轮须注意三点：(1)型号:按照机床规格,使用合适的砂輪形狀。(2)尺寸:选择砂輪时,应先按照机床规格去决定砂輪的直径,厚度及内径.(DxTxH).(3)规格:砂輪的规格会以编号系统來表达其特性。一般而言,从编号系统可得知制成砂輪的磨料,砂号,硬度,结构及粘合剂。实例1:材料:NAK80(HRC40)；建议：型号:1#；尺寸:7x1/2x1-1/4；规则:9A46K6VFM；每次进刀量:0.05mm；磨削层數：0.15/0.05=3次。实例2:材料:S136H(HRC52)；建议:型号:1#；尺寸:７x1/2x1-1/4；规则:3PB461-H12VC2；每次进刀量:0.05mm；磨削层數：0.15/0.05=3次。实例钢材4洗石笔应用金刚石洗石笔采用粉未冶金技术，经过高温烧结、热压成型等工序,将天然金刚石粘结镶嵌于硬质合金基体中,具有相当高的硬度和抗弯强度。金刚石洗石笔用于修整砂轮，提高砂轮磨削率，提高砂轮加工零件的精度，使被加工零配件的表面更加光洁，广泛装配于各种数控磨床。洗石目的:锋利砂轮,成型,同蕊.重新磨锐已钝化的砂粒及除去藏在砂輪的削碎,令砂輪上的切削点重新回復锋利。当砂輪的外形及同心度出现不规则，洗石可修正砂輪的型狀和同心度,以减少震动及确保工件的精确度.洗刀笔的摆放位置:在洗石的过程中,洗刀笔的摆放位置尤其重要.摆放位置正确不但能增加修锐及成形的效率,也可延长洗石笔和砂輪的寿命。洗石笔角度应是斜向10-15°,洗石笔要常转动,务求笔咀成尖型,能使砂轮锋利.洗砂轮时,洗石笔应在砂轮中心偏左约1~2mm,作用是洗石时平台约移动而不损害火石笔和产生危险.每次洗石落刀应0.2mm~0.3mm,来回2~3次.洗石笔移动速度应为300mm/min石笔不应过长,而收笔孔要顺配不可过松.洗石笔应放在平台左面中心.这是尽可能洗石的火石沙不会打花平台.洗砂轮示意图洗石笔角度洗石笔座摆放位置如下图所示,A处位置最好，因为在(A)位置修正砂輪时,火花及碎石,不会直接弹落磁盘上,磁盘如果给打花，会影响磁盘的平面度和精确度。洗石笔接触点亦即是工件接触点.洗石笔座摆放位置洗石笔的种類：洗石笔的种类5磨削液磨削时,除了选择正确砂轮,磨削条件和修整条件外,磨削液及其供给方法的选择,对于磨削效果也有相当大的影响.（1）润滑作用:减少工作表面与磨粒之间的磨擦,使磨削力下降,同时使磨粒的磨损降低,延长砂轮使用寿命,保证工件表面粗糙度的要求.（2）冷却作用:带走热量,防止工件有烧伤,裂纹,变形等现象,使工件尺寸稳定.（3）清洗作用:清洗砂轮表面,防止磨屑堵塞砂轮气孔和磨削附在砂轮表面上,保证工件表面粗糙度要求和延长砂轮使用寿命.6砂轮的使用注意问题6.1砂轮的安装（1）砂轮在安装前应进行仔细的外观检查.用胶锤轻力敲砂轮,观察有无裂纹和损伤,未经检验或检验后发现有破裂声等,应严禁使用.（2）紧固砂轮时,螺钉不能拧得过紧.在拧紧螺钉时,要对称进行,拧紧力要逐次加大.（3）新砂轮第一次安装在磨床上后,必须在有防护罩的情况下,空运转5分钟,此时操作者应站在砂轮旋转方向的侧边,以防意外.6.2砂輪操作的安全守则（1）每次操作磨床前,要先检视一下砂輪有没有裂纹.（2）在使用陶瓷砂輪前,除了检视砂輪外,也可作敲击测试.（3）操作前,应注意砂輪转速不应超出砂輪可抵受转速。（4）必需使用纸片夹稳砂輪。6.3敲击测试（1）轻敲砂輪四边.（2）如果砂輪正常,声音应较清脆.（3）如敲声低沉,代表砂輪有内裂情况,请不要使用。6.4进刀方向与研磨角度（1）顺磨。砂輪会由外至内研磨工件；而砂輪所承受研磨阻力由大至少；被加工钢料由厚至薄；被加工钢料产生的应力较少；适合研磨量较深的情况下使用。（2）逆磨。砂輪会由内至外研磨工件；而砂輪所承受研磨阻力由少至大；被加工钢料由薄至厚；被加工钢料产生的应力较大；减少工件烧伤；适合研磨量较少的情况下使用。敲击测试顺磨逆磨（3）研磨角度工件工件每一刀的切削量都是一致切削量由少至多,再由多至少.开始接触工件时，主轴负荷已经很大，所以产生的震动较多。开始及结束接触工件时，主轴负荷较小，所以产生的震动较少。7影响磨床加工质量的要素7.1工件材料工件材料的硬度等级和应力裂纹主要影响了磨粒的选择，尺寸和砂轮的等级。硬质材料会抵抗磨粒的渗入而使砂轮很快变钝。因此，更加坚硬的工件材料，更多的操作者会选择更软等级的易碎磨粒砂轮。软等级砂轮的磨料磨粒边钝后会掉下来，暴露出新的磨削颗粒。下面是几种给定材料的磨料选择：(1)氧化铝或CBN磨料砂轮用于高抗拉强度材料，例如碳钢，合金钢和高速钢。(2)碳化硅或金刚石磨料砂轮用于低抗拉强度的材料，例如铸铁，软青铜和铝，以及硬质合金。(3)金刚石砂轮用于非金属材料，例如高密度陶瓷，碳化硼，碳化钙和硼硅酸玻璃。按照断裂特性可以分为三种碳化铝磨料：(1)深色、耐用氧化铝(57A)和单晶体氧化铝(32A)用于钢制零件的一般内部磨削。(2)白色、易碎氧化铝(38A)非常适合特硬钢的干磨削或轻磨削，因为它的冷却和自修整作用。(当磨削压力增大后易碎磨料会断裂，暴露出锋利的切边)(3)粉色氧化铝(25A)磨削特性与38A很相似并且显示出很好的外形保持特性。另外，53A是黑色氧化铝和白色氧化铝的混合，其特性界于57A和38A之间7.2操作因素(1)对硬度为Rc50或更软的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00015英寸到0.00010英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005英寸到0.00003英寸。(2)对硬度为Rc51或更高的材料来说，横进给率起点为：粗切率使用0.00010英寸到0.00005英寸的每工件砂轮旋转的去除率。光洁切除率采用0.00005英寸到0.00003英寸。7.3磨削量，磨削精度和表面光洁度按常规，粗糙的磨粒用于高磨削率，因为这样的砂轮通常允许大的磨削量。但是，如果工件材料是硬制钢或一些其它很难渗入的合金，则应该使用略微精细的磨料，由于与工件有更多的磨削点，砂轮会更加快速的进行磨削。为保持尺寸精度，非磨削砂轮是很重要的。非磨削砂轮有相当小的压力，并且在精密加工时是非常重要的影响因素。在光洁度操作，通常是更好的光洁度需要更加精细的磨料尺寸和冷却磨削砂轮。冷却磨削可以使磨削热产生的变形减小到最少，并且可以快速和一致的生产精密零件。7.4接触面积与工件的接触面大必须使用相对软等级的砂轮，并具有开式结构以提供充足的磨屑清理空间。关于砂轮的尺寸，过大的砂轮会有低压力和变钝的问题。过大尺寸的砂轮还会阻止冷却液，导致磨削区域非常低的磨屑去除。相反，一个砂轮如果太小就不能有效率的工作，因为没有足够大的磨削面积，并且由于工作在过大压力下会过度磨损。通常，当砂轮的尺寸磨损至原有尺寸的70%时就需要更换他们了。7.5工件和砂轮的转速以及操作因素工件相对砂轮旋转越快，更大的力会加在砂轮上，两者软的一者会起作用。相反，当砂轮尺寸增加时，施加在砂轮的力会减小，相对硬的砂轮的起作用。7.6磨削系统刚性成功的磨削系统需要刚性，选择合适的砂轮轴或主轴是非常必要的。要确定正确的砂轮轴，加工车间必须考虑砂轮磨损。在允许砂轮磨削工件和被修整的前提下选择最短的。关于砂轮轴的长度与砂轮轴直径的比率，使用尽可能最短的砂轮轴长度和最大的砂轮轴直径。(1)比率小于3:1会产生可靠的性能和最短的加工