在塑料模具加工中所說的拋光與其它行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同,嚴(yán)格來說,模具的拋光應(yīng)該稱為鏡面加工。它不僅對(duì)拋光本身有很高的要求并且對(duì)表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標(biāo)準(zhǔn)。表面拋光一般只要求獲得光亮的表面即可。
鏡面加工的標(biāo)準(zhǔn)分為四級(jí):
AO=Ra0.008μm,A1=Ra0.016μm,A3=Ra0.032μm,A4=Ra0.063μm,由于電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精確度,而化學(xué)拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質(zhì)量又達(dá)不到要求,所以精密模具的鏡面加工還是以手工拋光為主。
(一)手工拋光基本程序
要想獲得高質(zhì)量的拋光效果,最重要的是要具備有高質(zhì)量的油石、砂紙和鉆石研磨膏等拋光工具和輔助品。最重要的還有拋光的工作環(huán)境,要求是無塵車間。而拋光程序的選擇取決于前期加工后的表面狀況,如機(jī)械加工、電火花加工,磨加工等等。
手工拋光的一般過程如下:
(1)手工油石研磨:條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。一般的使用順序?yàn)?180~#240~#320~#400~#600~#800~#1000。許多模具制造商為了節(jié)約時(shí)間而選擇從#400開始。
(2)半精拋:半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號(hào)數(shù)依次為:#400~#600~#800~#1000~#1200~#1500。實(shí)際上#1500砂紙只用適于淬硬的模具鋼(52HRC以上),而不適用于預(yù)硬鋼,因?yàn)檫@樣可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)硬鋼件表面燒傷。
(3)精拋:精拋主要使用鉆石研磨膏。若用拋光布輪混合鉆石研磨粉或研磨膏進(jìn)行研磨的話,則通常的研磨順序是9μm(#1800)~6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來去除#1200和#1500號(hào)砂紙留下的發(fā)狀磨痕。接著用粘氈和鉆石研磨膏進(jìn)行拋光,順序?yàn)?μm(#14000)~1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。
精度要求在1μm以上(包括1μm)的拋光工藝在模具加工車間中一個(gè)清潔的拋光室內(nèi)即可進(jìn)行。若進(jìn)行更加精密的拋光則必需一個(gè)絕對(duì)潔凈的空間。灰塵、煙霧,頭皮屑和口水沫都有可能報(bào)廢數(shù)個(gè)小時(shí)工作后得到的高精密拋光表面。
(二)手工拋光中要注意的問題
用砂紙拋光應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)用砂紙拋光需要利用軟的木棒或竹棒。在拋光圓面或球面時(shí),使用軟木棒可更好的配合圓面和球面的弧度。而較硬的木條像櫻桃木,則更適用于平整表面的拋光。修整木條的末端使其能與鋼件表面形狀保持吻合,這樣可以避免木條(或竹條)的銳角接觸鋼件表面而造成較深的劃痕。
(2)當(dāng)換用不同型號(hào)的砂紙時(shí),拋光方向應(yīng)變換45°~90°,樣前一種型號(hào)砂紙拋光后留下的條紋陰影即可分辨出來。
在換不同型號(hào)砂紙之前,必須用100%純棉花沾取酒精之類的清潔液對(duì)拋光表面進(jìn)行仔細(xì)的擦拭,因?yàn)橐活w很小的沙礫留在表面都會(huì)毀壞接下去的整個(gè)拋光工作。從砂紙拋光換成鉆石研磨膏拋光時(shí),這個(gè)清潔過程同樣重要。在拋光繼續(xù)進(jìn)行之前,所有顆粒和煤油都必須被完全清潔干凈。
(3)為了避免擦傷和燒傷工件表面,在用#1200和#1500砂紙進(jìn)行拋光時(shí)必須特別小心。因而有必要加載一個(gè)輕載荷以及采用兩步拋光法對(duì)表面進(jìn)行拋光。用每一種型號(hào)的砂紙進(jìn)行拋光時(shí)都應(yīng)沿兩個(gè)不同方向進(jìn)行兩次拋光,兩個(gè)方向之間每次轉(zhuǎn)動(dòng)45°~90°。
(三)鉆石研磨拋光應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)這種拋光必須盡量在較輕的壓力下進(jìn)行特別是拋光預(yù)硬鋼件和用細(xì)研磨膏拋光時(shí)。在用#8000研磨膏拋光時(shí),常用載荷為100~200g/cm2,但要保持此載荷的精準(zhǔn)度很難做到。
為了更容易做到這一點(diǎn),可以在木條上做一個(gè)薄且窄的手柄,比如加一銅片;或者在竹條上切去一部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控制拋光壓力,以確保模具表面壓力不會(huì)過高。
(2)當(dāng)使用鉆石研磨拋光時(shí),不僅是工作表面要求潔凈,工作者的雙手也必須仔細(xì)清潔。
(3)每次拋光時(shí)間不應(yīng)過長,時(shí)間越短,效果越好。如果拋光過程進(jìn)行得過長將會(huì)造成"橘皮"和"點(diǎn)蝕"。
(4)為獲得高質(zhì)量的拋光效果,容易發(fā)熱的拋光方法和工具都應(yīng)避免。比如:拋光輪拋光,拋光輪產(chǎn)生的熱量會(huì)很容易造成"橘皮"。
(5)當(dāng)拋光過程停止時(shí),保證工件表面潔凈和仔細(xì)去除所有研磨劑和潤滑劑非常重要,隨后應(yīng)在表面噴淋一層模具防銹涂層。
(四)影響模具拋光質(zhì)量的因素
由于手工拋光主要還是靠人工完成,所以拋光技術(shù)目前還是影響拋光質(zhì)量的主要原因。除此之外,還與模具材料、拋光前的表面狀況、熱處理工藝等有關(guān)。優(yōu)質(zhì)的鋼材是獲得良好拋光質(zhì)量的前提條件,如果鋼材表面硬度不均或特性上有差異,往往會(huì)產(chǎn)生拋光困難。鋼材中的各種夾雜物和氣孔都不利于拋光。
(五)不同硬度對(duì)拋光工藝的影響
硬度增高使研磨的困難增大,但拋光后的粗糙度減小。由于硬度的增高,要達(dá)到較低的粗糙度所需的拋光時(shí)間相應(yīng)增長。同時(shí)硬度增高,拋光過度的可能性相應(yīng)減少。
(六)工件表面狀況對(duì)拋光工藝的影響
鋼材在切削機(jī)械加工的破碎過程中,表層會(huì)因熱量、內(nèi)應(yīng)力或其它因素而損壞,切削參數(shù)不當(dāng)會(huì)影響拋光效果,所以要求用高速CNC精加工,加工切削量控制在0.05mm~0.07mm。
電火花加工后的表面比普通機(jī)械加工或熱處理后的表面更難研磨,因此電火花加工結(jié)束前應(yīng)采用精規(guī)準(zhǔn)電火花修整,否則表面會(huì)形成硬化薄層。如果電火花精修規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng),熱影響層的深度最大可達(dá)0.4mm。
硬化薄層的硬度比基體硬度高,必須去除。因此最好增加一道粗磨加工,徹底清除損壞表面層,構(gòu)成一片平均粗糙的金屬面,為拋光加工提供一個(gè)良好基礎(chǔ)。