薛磊

摘 要：模具表面的精加工一直是模具加工中未能有效解決的一個難題，這個難題也導(dǎo)致了工人在精加工時工作強(qiáng)度加大，成為模具加工的瓶頸。傳統(tǒng)精加工技術(shù)主要是以工人們手工打磨拋光和近年發(fā)展起來的機(jī)械精加工為主。非傳統(tǒng)精加工主要包括超聲波加工、化學(xué)拋光、電化學(xué)和電化學(xué)機(jī)械光整加工、磁流變拋光技術(shù)、噴丸強(qiáng)化技術(shù)、激光拋光技術(shù)、電火花拋光技術(shù)等。下面我們就一些主要的精加工技術(shù)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：模具制造;表面;精加工

表面精加工在模具制造中屬于一項較為復(fù)雜且難度較大的工作，對做這項工作的人員有較高的要求，需要有豐富的加工經(jīng)驗，才能做好精加工這項工?，F(xiàn)如今的模具表面精加工技術(shù)主要有兩種——傳統(tǒng)模具表面精加工技術(shù)和非傳統(tǒng)模具表面精加工技術(shù)。

1 傳統(tǒng)精加工技術(shù)

1.1 手工研磨拋光技術(shù)

手工研磨拋光是傳統(tǒng)模具精加工所采用的主要手段，也是現(xiàn)在仍然廣泛使用的方法之一。該方法不需要特殊的設(shè)備，操作簡便，但是對于加工者的加工經(jīng)驗要求非常高，而且在加工中使得工人的勞動強(qiáng)度很大，對于工人的體能有較高要求。既然是人工操作依靠經(jīng)驗，手工研磨拋光技術(shù)就存在著質(zhì)量不穩(wěn)定的特點，比較容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，并且該方法效率底下，加工周期長（約占整個模具加工周期的1/3），工人們的工作環(huán)境也非常惡劣。這些原因制約了我國模具加工向更高層次的發(fā)展。

1.2 數(shù)字式模具拋光機(jī)技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，不斷有新型的機(jī)器應(yīng)用在模具拋光上面，數(shù)字式模具拋光機(jī)就是其中的一種，這種機(jī)器結(jié)合了數(shù)字化的自動控制，電子顯示的參數(shù)設(shè)置，可以根據(jù)實際情況的變化來進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整和設(shè)置，可以實現(xiàn)自動或半自動拋光。這種機(jī)器的操作不是特別復(fù)雜，使得在對模具進(jìn)行拋光操作時可以不用對工人的經(jīng)驗有過高的要求。

2 非傳統(tǒng)精加工技術(shù)及特點

2.1 CVD技術(shù)

它也稱化學(xué)氣相沉淀技術(shù)，指的是化學(xué)氣體或蒸汽在材料表面反應(yīng)合成涂層或納米材料的方法，簡單來說就是一種熱化學(xué)反應(yīng)技術(shù)，而且這種化學(xué)反應(yīng)需要依靠超高的溫度來對材料進(jìn)行處理，使之表面發(fā)生氣相化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中出現(xiàn)的反應(yīng)物沉淀會引起表面光滑。這項技術(shù)如今在模具表面精加工中非常常見，在切模方面具有顯著的效果。

2.2 超聲波拋光技術(shù)

超聲波模具拋光機(jī)是采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速震動研磨的原理進(jìn)行拋光。這種拋光的主要優(yōu)點就是可以完成一般拋光工具難以深入的曲折位置進(jìn)行拋光，而且還不會影響模具的精度。這種方法比較好的解決了用戶過去因為模具有窄槽、邊角等復(fù)雜位置而難以達(dá)到拋光要求這一難題。并且縮短了拋光時間，提高了拋光效率。

2.3 電化學(xué)和電化學(xué)機(jī)械光整加工技術(shù)

電化學(xué)復(fù)合光整加工主要靠的是金屬模具的電化學(xué)陽極溶解原理來加工，利用磨具（磨料）的機(jī)械作用刮除工件表面鈍化膜。作用力極小。我們將模具放入電解液中通電來進(jìn)行陽極溶解的操作，可以防止在加工過程中導(dǎo)致的模具形變，對磨具的磨損很小，可以長期使用，并且不產(chǎn)生毛刺。利用電化學(xué)加工方式加工，大大提高了模具研磨的質(zhì)量，改善了模具表面的粗糙度。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，采用電化學(xué)加工方式加工的模具的表面平滑度是普通工藝加工的5倍，該技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于模具的表面加工。

2.4 噴丸強(qiáng)化技術(shù)

在該技術(shù)中，彈丸是噴丸強(qiáng)化工藝中使用的形狀為球形或無棱角的圓柱形且均為實心的介質(zhì)材料。噴丸強(qiáng)化使用的彈丸包括玻璃丸、鑄鋼丸、不銹鋼丸、切制鋼絲、陶瓷丸、塑料丸等。噴丸強(qiáng)化是高速運(yùn)動的彈丸噴射材料表面并使其表層發(fā)生塑性變形的過程，噴丸過程中，彈丸反復(fù)打擊材料的表面，最終在材料表面附近形成一塑性變形層即強(qiáng)化層的深度，其深度為0.1～0.8mm。噴丸處理除了產(chǎn)生應(yīng)力強(qiáng)化和組織強(qiáng)化外，還可以有效消除加工時產(chǎn)生的刀痕。這種技術(shù)較為簡單易操作，還能有效的節(jié)約能源，適用于一些以疲勞失效形式為主的磨具，可以改善這些材料疲勞及應(yīng)力腐蝕抗力。

2.5 磁流變拋光技術(shù)

磁流變拋光技術(shù)是利用磁流變拋光液在磁場中流變性進(jìn)行拋光的一種超精密加工方法。磁流變液主要由磁性顆粒、載液和表長面活性劑組成。具有磁特性、流變性和穩(wěn)定性等特點。在無外加磁場時，磁性微粒無規(guī)則分布，磁流變液為可流動液體狀態(tài);而在外加磁場作用下，磁性微粒呈鏈狀分布，其流變特性急劇轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì);撤除磁場后，又會立刻恢復(fù)原液體性質(zhì)。當(dāng)磁流變拋光液在梯度磁場中發(fā)生流變時，磁流變拋光液在固態(tài)和液態(tài)之間進(jìn)行形態(tài)的轉(zhuǎn)變，此時磁流變拋光液與工件之間快速的相對運(yùn)動，在模具表面快速進(jìn)行剪切，從而使工件表面的毛刺或凸起等材料被去除。

2.6 激光拋光技術(shù)

激光拋光技術(shù)在現(xiàn)代激光技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。根據(jù)激光與材料的相關(guān)特性可以把激光拋光技術(shù)分為兩種：熱拋光技術(shù)和冷拋光技術(shù)。其中，熱拋光技術(shù)就是通過激光與模具表面接觸產(chǎn)生大量的熱量進(jìn)而將模具表面需要去除的材料通過熔化或者蒸發(fā)等方式去掉。因此對模具材料的導(dǎo)熱性有一定的要求。但是熱拋光的方法分容易引發(fā)材料內(nèi)部的裂紋，因此該種方法拋光的效果不是很好。而冷拋光則是利用模具材料吸收了光子之后會使表層材料的化學(xué)鍵被打斷或者是晶格結(jié)構(gòu)被破壞，從而去除多余的材料實現(xiàn)模具表面的拋光。此時激光與材料之間產(chǎn)生的熱量可以忽略不計，因此不易產(chǎn)生裂紋，也不影響周圍材料且容易控制材料的去除量的冷拋光技術(shù)非常合適。

3 結(jié)語

總之，隨著科技發(fā)展飛速，很多國家都在進(jìn)行模具制造業(yè)的改革，比如日本就已經(jīng)研制出了數(shù)控研磨機(jī)，數(shù)控研磨機(jī)把模具進(jìn)行三維曲面的自動化研磨拋光。在這種趨勢下，大部分模具向精密化和大型化方向發(fā)展，模具的加工工藝也在不斷得到提升，以后會有更多更先進(jìn)的機(jī)器研發(fā)出來并投入使用，從而提升模具表面精加工技術(shù)。

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