在数控线切割机床上实现模具抛光

金属狂人

针对模具制造中的研磨抛光工序和高速数控机床在模具制造中的广泛应用 , 提出了在线切割机床上 切割完模具的凹腔后 , 不拆卸工件 , 利用装在机床上的气动抛光头进行抛光 , 并利用机床的数控功能 对抛光轨迹进行控制。通过调整数控程序中的偏置参数实现对抛光压力的控制 , 实现恒压力抛光。 在实际加工中巳验证了此方法的可行性 , 并取得了较好的加工效果 / T: M3 Y3 E$ S7 n+ z. o' m h, p" |关键词 : 模具抛光线切割数控恒压力控制 ( z* a" I- y- y高速线切割加工可以满足一般模具的制造要求 , 但如果将切割过的模具表面再次进行抛光处理 , 使其 达到镜面的程度 , 可大大提高产品质量和模具寿命。 这是因为模具型腔表面粗糙度改善一级 , 模具寿命可 提高 50%[5]; 另外 , 快走丝线切割的加工成本相对较 低。在我国对线切割加工过的模具表面仍采用人工抛 光 , 抛光工作量大 , 效率低 , 劳动强度大 , 对工人的技术 水平要求高。因此 , 在线切割机床上的适当位置安装 气动抛光装置 , 在切割完模具的凹腔后 , 不拆卸零件 ( 此时工件和机床的相对位置关系还没有改变 ), 利用 机床的数控功能对抛光的轨迹进行控制实现模具的抛 光 , 对扩大快走丝线切割机床的工艺范围 , 提高机床的 加工质量都有重要意义。 ) Y' D. Q- i$ ~ 2 e4 M A' A1 N% f/ P7 I一、气动抛光轮在机床上的安装及调整 + q" X0 X- M: L1 `, f: _) f& ]1 N( K ' D3 j M n! B$ n$ B0 u如图 1 所示 , 将气动抛光头 3 用夹具 2 连接在铝 丝的上导轮附近、 U-V 轴下面的连接板上。注意 , 先 将铝丝和工作台调整垂直 , 然后调整夹具 2, 使气动头 的轴线也与工作台垂直 , 再将夹具紧固。这时气动头的轴线与锢丝加工段平行且在空间位置上相差一个常 数 Lx 和Ly。 k* K) j# n8 N c/ r! E2、抛光加工的实现步骤 - n! N. C/ E5 k/ A1 t (1)按照一般的加工步骤切割工件内腔，加工完成后去掉余料 , 不拆卸工件 , 这样可以保证工件和机床 的相对位置不改变。 3 |$ W( f8 T' p% i5 O(2)抽掉钼丝，将钼丝固定到储丝筒上。关闭机床上的断丝保护功能，否则，系统就会报告“钼丝已断，请修复!”使加工无法继续。 : N* N3 `; Q5 q0 z) Q(3)关闭切削液阀门，以免抛光中切削液飞溅，影响抛光加工的正常进行。 (4)用煤油清洗切割加工表面，并用棉纱擦干净，为抛光作业提供一个洁净的被加工表面。(未加图) ' V6 {; o/ `% A9 q + d* d% f, X/ N M' f% l0 x(5)用机床上的快速定位功能，将抛光轮的中心移动到上次程序开始的位置 , 即 X 方向移动 -Lx,Y 方 向移动 -Lyo 这时如再次运行前面的程序 , 则抛光轮中心的运动轨迹为上次铝丝的运动轨迹。 2 t$ W: R6 o6 } D/ i* k . `: V: q( \- q9 a7 a1 ](6) 修改程序。因为抛光轮和铝丝的直径不同 , 故应该修改程序中的偏置量。由切割中的锢丝半径、 放电间隙和预留的抛光余量之和 H1 变为抛光轮的半 径与抛光轮的抛光压力控制量之差 o 7 U5 n x" l) n(7) 通过调整加工厚度调节滑块放下抛光轮 , 使 其在垂直方向上处于加工的位置。然后 , 打开空气压 缩机给抛光头供气。等压力达到预设的值后 , 将气动 头置于常开位置。这时抛光轮旋转 , 然后按回车 , 抛光 轮将在数控系统的控制下开始抛光作业 (加工程序略)。 ( w% I# b# V; |4 V& a' P# r# x) K 3、抛光实验工艺介绍 c9 v+ g1 W( r& h# \9 r工件廓线如图 2 所示 , 材料。 12MoV, 厚度 2Omm, 热处理硬度 5OHRC 。气动 抛光头的额定转速为 25000 的 nin, 额定气压是 0.64Mpa。机床采用汉川机床厂生产的 DK7732A 型数控快走丝线切割机床。 * L% {/ J' L5 N1 ^3 W 通过测量 , 抛光前的型腔表面粗糙度为 Ra25 阳。用 400# 的砂纸粗抛去除表面的白色电火花层 , 表面粗糙度达到了 Ra1.6 μ m; 然后用 800# 、 1000# 的砂纸半精抛 , 表面粗糙度达到了 Ra0.8 μ m; 再用 W28 的绿色氧化铭抛光 , 表面粗糙度 达到了 Ra0.32 μ m 。满足一般的模具工作零件配合表面粗糙度(Ra0.4～1.6um)的要求。 / D U- G; x+ B' Z9 u3 s n 4 抛光轮结构 + n' D& X) d6 G 8 r* c- z% q8 g# a如图 3 所示为抛光轮的 结构形式。主体部分采用 45 号钢制造 , 上半部是与气动 抛光头连接的标准部分 , 下半部内层为柔性材料 , 外层为砂纸或涂研磨粉的绒布。 : J p9 x4 F9 Z. k% b 7 F3 q" \) n( Z2 r5、注意事项 (1) 电切割加工中应卸下抛光轮 , 以免加工过程中产生干涉现象。 . m9 e, V, V) T x4 v: C ; q q0 O) E4 P; U1 X! Q. K(2) 采用多次抛光工艺 , 严格按照抛光工艺更换抛光轮并修改对应的偏置量。 (3) 在不同的抛光工序之间应严格清洗工件的抛光表面 , 以防杂物遗留影响抛光的效果。 ! x' P: j7 _( I/ P( e/ `$ I7 T( g (4) 工件如有锥度 , 应更换带有相应锥度的抛光轮 , 并将抛光程序中的锥度加工指令取消 o - q0 O8 F! T% w9 i, P / }+ r0 E# }1 B: o(5) 加工中应严格按照提前标定的抛光压力控制 偏置量修改程序。 6 该方法的优点 " ?: b+ Q9 w+ `3 m' L 该方法充分利用了机床的数控功能 , 在线切割机 床上一次装夹后便可完成切割和抛光两道工序 , 减少 了多次装夹产生的定位误差 , 减轻了工人的劳动强度 , 提高了抛光质量和生产效率 , 扩大了线切割机床的工 艺范围。另外 , 可以通过实验方式标定抛光压力偏置 量 , 然后调节偏置量 ( 可以达到 1 μ m), 可精确控制抛 光轮和工件之间的压力 , 从而提高抛光效果。理论上 , 抛光轮中心的理论运动轨迹和铝丝的运动轨迹是法向 等距的 , 也使得抛光轮中心和待抛光表面之间法向等 距 , 故抛光轮作用在工件上的压力保持不变 , 这样可以 实现恒压力抛光。 5 P d* ~+ T7 w$ {' E7 存在的问题及建议 - T- f8 ]9 s. `/ C ? (1) 气动头噪声较大 , 需要设置隔音装置。 (2) 机床的加工厚度调节滑块是手动的 , 不易控制 , 故抛光痕迹是同一方向。如将该方向的运动数控 化 , 将会极大地提高抛光效果。 ) J6 W( ~, {- T4 v(3) 此抛光工艺仅针对凹模。工件尖角处易受到 加工空间或曲线曲率半径的限制 , 另外 , 窄缝处因抛光 轮直径影响而无法作业