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磨削（xuē）模架產生的問題及解決方法

2014-9-10 來源：廣西機電職業技術（shù）學院作者：李慧燕葉春梅

模架由上（shàng）、下模板、導柱、導套組成。其中，上、下模板為平麵和孔係加工，保證平麵度和平行度誤差，以及安裝導柱、導套的孔與（yǔ）模（mó）板平麵的垂直度（dù）誤差，使（shǐ）模（mó）架在工（gōng）作時，上模座沿導柱上、下（xià）運動平穩，無阻滯現象，保證模具能正常（cháng）工（gōng）作。為（wéi）了保證模架的工（gōng）作性能，組成模架的零件必須經過磨削加工。如果在磨削過程中采用不正確的磨削工藝，則會造成工件表麵燒傷（shāng）、磨削（xuē）裂紋、磨削痕及（jí）產生磨削應力，致使後續工序（xù）及（jí）模具在服役期間的機械（xiè）疲勞、冷（lěng）熱疲勞產生裂紋，嚴重影響模具的使用壽命。以下針對磨削模架出現的問題（tí）提出一些解（jiě）決（jué）方法。

1 磨削加工的解決方法

磨削加工是指用砂輪或磨料在機床上，對工件表麵進行切削，使之（zhī）形狀尺寸達到（dào）相應技術要求的（de）過程。磨削（xuē）的機械零件有很高（gāo）的尺寸精度和很細的表麵粗糙度。隨著機械製（zhì）造（zào）的（de）精度提高，一個國家的磨削加工工藝水平往往反映了國（guó）家機械（xiè）製造水平（píng）。磨削加工與其他切削加工相比，有以下特點：

（1）能加工硬度很高的（de）材料，如淬硬鋼、硬質合金、玻璃、陶瓷等；

（2）能獲得很高（gāo）的加工精度（dù）和很小的表麵粗糙度。

組成砂輪的砂粒幾何形狀不規則，多數砂粒（lì）呈負前角，且磨削速度（dù）高，工件材料硬，因此在磨削過（guò）程中（zhōng）產生大（dà）量的切削熱，使磨削溫度升高。故磨削需要進行充分的冷（lěng）卻潤滑，以提高加工表麵的質量和生產（chǎn）效率。

磨削（xuē）加工一般是粗加（jiā）工（gōng）或半精（jīng）加工後的最後一道工序（xù），故磨削加工往往（wǎng）在很大程度上影響著機械（xiè）產品的質（zhì）量。為了達到模具的尺寸精度和表麵（miàn）粗糙度等（děng）要求，有許多（duō）模具零件必須（xū）經過（guò）外圓磨削加工。

外圓磨床主要（yào）用於各種零件的外圓加（jiā）工，如圓形凸模、導柱、導（dǎo）套和頂杆等零件的外（wài）圓磨削。其加工（gōng）方式是以高速旋轉的砂輪（lún）和低速旋（xuán）轉的工件進行磨削，工（gōng）件相對於砂輪作縱向往複運動。外圓磨削的尺寸精度可達IT5—IT6，表麵粗糙度值Ra 為0.2 ~0.8 μm，若（ruò）采用高光潔磨削工藝，表麵粗糙度。值可達0.025 μm。磨削加工（gōng）—般既可以用於零件的粗加（jiā）工又可以用於零件（jiàn）的精加工，是外圓表麵精加工的主要加工方法，特別適用於淬（cuì）硬性材料的粗（cū）、精加工。

外圓磨削用砂輪的外圓周麵來磨削工件的外回轉表麵，如圖1 所示。其不僅能加工圓柱麵，還能加工圓錐麵、端麵(台階部分)、球麵和特殊形狀的外表麵等。這種磨（mó）削方式按照不同的進給方向又可分為縱磨法和橫磨法兩（liǎng）種形式。同時隨工作台沿工件軸向作縱向進給運動。每單次行程或每往複行程終了（le）時，砂輪作周期性的（de）橫向進給，從（cóng）而（ér）逐漸磨去工件徑（jìng）向的全部磨削餘量。采用縱磨（mó）法時（shí），每次的橫向進給量小，磨削力小，散熱條件好，並且能以光磨的次數來提高工（gōng）件的磨削精度和表麵質量，因而加工品（pǐn）質高（gāo），是目前生產中使用最廣泛的一種磨削方法。

當采用（yòng）橫磨法磨削外圓時，砂（shā）輪寬度比工件的磨削寬度大（dà），工件不需要作縱向進給運動，砂輪（lún）以緩慢的速度連續或斷續地沿（yán）工件徑（jìng）向作橫向進給運動，直至達到（dào）工件尺寸要求為止。橫磨法因砂輪寬度大，一次行程就可完成磨削加工過程，所以加工效（xiào）率高，同時（shí）它也適用於成（chéng）形磨削。然而，在磨（mó）削過程中砂輪與工（gōng）件接觸麵積大。磨削力大，必須使（shǐ）用功率大、剛性好的（de）磨床。此外，磨削熱集中（zhōng）、磨削溫度（dù）高，勢必影響工（gōng）件的表麵質量，必須給予充（chōng）分的（de）切削（xuē）液來降低磨削溫度。

1.1 模架的技（jì）術要求

模架是用來安裝或支（zhī）承成形零件和其他結構零件的基礎，同時還要（yào）保證動、定模上有關零件的（de）準確對合(如凸模和凹模)，並避免模具零（líng）件間的（de）幹涉。因此（cǐ），模架組合後其安裝基準麵應（yīng）保持平行，其平行度公差等級如表1 所示。導柱、導套和（hé）複位杆等零件裝配後要運動靈活、無阻滯現象。模具主要分型麵閉合時的貼合間隙值應（yīng）符合下（xià）列要求：I 級精度模架為0.02 mm，Ⅱ級精度模架為0.03 mm，Ⅲ級精度模架為0.0 4 mm。

1.2 模架零件的加工

若從零件結構和製造工藝考（kǎo）慮，圖2 所示模架的基本組成零件有三種類型：導柱、導（dǎo）套及各種模板(平板狀零（líng）件)。導（dǎo）柱、導套的加工主要（yào）是內、外圓柱麵加工，適用（yòng）於不同精度要（yào）求的內（nèi）、外圓柱麵的各種工藝方（fāng）法（fǎ）、工藝方案及基（jī）準選擇等在衝模模（mó）架（jià）的加工中已經講到，這裏不再（zài）重述。支承零件(各種（zhǒng）模板、支承板)都（dōu）是平板狀零件，在製造（zào）過（guò）程中主要進行平麵加工，在平麵加工中要特別（bié）注意防止（zhǐ）變形，保證裝（zhuāng）配（pèi）時有關結合平麵的平麵度和平行度要求。

在（zài）粗加工後，若模板有（yǒu）彎曲變形（xíng），則在磨削加工時電磁吸（xī）盤會把這種變（biàn）形矯正過來，而在磨削後，加工表麵的形狀誤差（chà）並不（bú）會得到矯（jiǎo）正。為此，應在電磁吸（xī）盤未接通電流時，將適當厚度的（de）墊片墊人模板與電磁（cí）吸盤間的間隙中，再進行磨削。上（shàng）、下兩麵用同樣的（de）方法交替（tì）進行，可獲得0.02 mm(300 mm2 尺寸內)以（yǐ）下的平麵度公差值。若需要（yào）精度更高的平麵（miàn），應采用刮研的方法加工。

為了保（bǎo）證動、定模板上導柱、導套安（ān）裝孔的位置精度，根（gēn）據實際加工條件，可采用坐（zuò）標鏜床、雙軸坐標鏜床或數控坐標鏜床進行加工。若無上述設（shè）備且精度要求較低，也可在臥式鏜床或（huò）銑床上，將動、定模板重疊在一起，一次裝夾，同時鏜出相應的導柱和（hé）導套的安裝孔。在對模板進行鏜孔加工時，應在模板平麵精加工後以模板的大平麵及兩（liǎng）相（xiàng）鄰側麵作定位基準，將模板放置在機床工作台的等高墊鐵上且各等高墊鐵的（de）高（gāo）度應嚴格（gé）保持（chí）一致，對於精密模（mó）板，等高墊鐵的高度差應小於3 μm。工作台和等高墊鐵應用幹淨的布擦拭（shì），徹底清除切屑和（hé）粉末。模板的（de）定位麵應用細油石打磨，以去掉模板在搬運過程中產生的劃痕。在模板大致達到平（píng）行後，將其輕輕夾住，然後以長度方向的前側麵為基準（zhǔn），用百分（fèn）表找正後將其壓緊，最後將工作台再移動一次，進行檢驗並加以確認。模（mó）板用螺栓加墊（diàn）圈緊固，壓板的著力點不應偏離等高墊鐵（tiě）中心，以免（miǎn）模板產生變形，如圖2 所示。

2 導套（tào）內孔直線度的保證（zhèng）

導套內孔為通孔（如圖3 所示），用縱磨法磨削（xuē）通孔時，為了保證導套孔的直線度，就要調整好砂輪超越孔口的長度（砂輪要露出（chū）工件表麵的長度）。砂輪（lún）超越長度如果太小（xiǎo），則孔的兩端孔口（kǒu）磨削時間太短，磨去的金屬層比（bǐ）孔的中間部分要少，孔的（de）母（mǔ）線易產生中凹現象（xiàng）；如（rú）果（guǒ）中凹太長，砂輪寬度大部分超越孔（kǒng）口，由於此時磨削力明顯減小，接長軸的彈性變形得到恢複，在（zài）兩（liǎng）端孔口磨（mó）去的金（jīn）屬層就增加，特別是直（zhí）徑較小的孔尤為顯著，工件母線產（chǎn）生“喇叭口”。因此，砂輪超越孔口的長（zhǎng）度一般取砂輪寬度的三分之一到（dào）二分之一。

3. 提高導套內（nèi）孔磨削效率的方法

導套磨量過大，且經過熱處理後產生較大的（de）變形，導致磨削時（shí）間過長，影響加工效率。可（kě）采取以下措施提高磨削效率：

（1）改變以（yǐ）往（wǎng）用（yòng）百分表校正外圓（yuán）的做法，用卡盤預夾導套後，用百（bǎi）分表校（xiào）正導（dǎo）套內孔，這樣可（kě）使磨削量減少一些。

（2）為了減少磨削時間，導套內孔完全磨光、調好錐度誤差在合格範圍內即可，後麵（miàn）再用導柱來配磨內孔。因為（wéi）導套孔徑較小，用（yòng）眼睛觀察（chá）無法知道是（shì）否磨光，可以把機床停下後退出砂輪，用手摸，通過感覺（jiào）來確定其（qí）是否磨光。

（3）調整工作台錐度誤差時（shí），不用把整個孔壁全部磨光，隻要直徑方向有2/3 磨光（保證測量時內徑量表的測量頭接觸到的是已經磨光的（de）表麵）且占長度方向1/3 左右即可測量。

（4）調整工作台時可以按（àn）導套全長的調整倍數約為5 倍來調整，即導套全長上的誤差為0.01 mm時，工作台（tái）調整量為0.05 mm。

4 磨（mó）削導套外圓應注（zhù）意的問（wèn）題

磨導套外圓麵時，事先測量好模板上所配孔的大小和導套外徑的尺寸（cùn），了解其加工餘量，按導套外徑的大小來配合好哪一個導套配哪一個模（mó）板孔，先配（pèi）磨孔大的再配（pèi）磨孔小的，這樣就可避免導（dǎo）套留磨量不（bú）夠而配不上模板較大的孔。然後，再按導套孔的大小排序，孔徑（jìng）最小的一個導套事先按孔徑配磨好一根心軸，心軸長度比導套稍長（zhǎng）即（jí）可，兩頭（tóu）有0.02 ~0.04 mm 的錐度誤差，大頭的尺寸要比導套的大頭稍大一些，讓心軸剛好（hǎo）能套緊（jǐn）導套內孔，再磨導（dǎo）套外（wài）圓表麵至能和模板上（shàng）的孔配好，該（gāi）配（pèi）合為過（guò）盈（yíng）配合，過盈量取0.02 ~ 0.04 mm。接著再把心軸磨至和（hé）次小的導套（tào）內孔（kǒng）配緊來磨導套外圓（yuán）麵，依次類推。這樣用一根心（xīn）軸即（jí）可磨完所有導套的外圓麵。

5 導柱配合精（jīng）度的保證

在磨削導柱時（如圖4 所示），先測量好（hǎo）每（měi）一根導柱的外徑，了解其（qí）加工餘量，按導套孔的（de）大小來配合（hé）好哪一根（gēn）導柱（zhù）配哪一個（gè）導套，先配（pèi）磨孔大的再配磨孔小的，這樣（yàng）就可避免導柱留（liú）磨量（liàng）不夠而配不上導套較大的孔。導柱磨到直徑方向有2/3 磨光（保證測量（liàng）時外徑千分尺的測（cè）量頭接觸到的是已經磨光的表麵）且占長度方向1/3 左右即可測量（liàng），工作台的調整倍數約為3 倍，即導柱全長誤差0.01 mm，工作台調整量為0.03 mm。磨到外徑比孔徑大0.01 ~ 0.02 mm時就拿出來配（pèi），該配合為間隙配合（hé），但（dàn）配（pèi）合不（bú）能（néng）太（tài）鬆，以免影響配合精度。配合時注意用導套較大（dà）的一頭先套到導（dǎo）柱上，如果配不上把導柱重新裝上工作台再（zài）每次磨0.01 mm，直到剛好能配上為止。