雙錐形藥型罩整形凹模加工工藝研究

■山東紅旗機電集團(tuán)有限公司高級工程師 聶蘭啟

雙錐形藥型罩整形凹模加工工藝研究

■山東紅旗機電集團(tuán)有限公司高級工程師 聶蘭啟

整形凹模是我公司某產(chǎn)品雙錐形藥型罩鐓擠整形凹模，如圖1所示。該凹模內(nèi)腔形狀比較復(fù)雜，由大錐、小錐和圓弧組成。其中小錐角度為36°30′±3′、大錐角度為64°30′±3′、圓弧R90 +0.0870mm，各部位精度要求極高，加工難度很大。該凹模材料為Cr12MoV，硬度56～60HRC。

1. 傳統(tǒng)磨削加工

該零件傳統(tǒng)加工工藝為磨削加工。當(dāng)一個錐度加工達(dá)到要求后，則需要調(diào)整磨床加工另一個錐度，由于錐罩整形凹模錐度公差較小，此時調(diào)整磨床比較困難。當(dāng)錐罩整形凹模的兩個錐度加工完成后，最后采用成型砂輪修磨出過渡圓弧R，最后邊拋光，邊用型腔樣板進(jìn)行測量。該方法加工整形凹模，操作復(fù)雜，加工精度低，生產(chǎn)效率低，一件整形凹模往往需要修磨多次甚至幾十次，才能達(dá)到要求。

圖1　整形凹模

2. 以車代磨

數(shù)控車床的出現(xiàn)，為雙錐形藥型罩整形凹模的加工提供了解決方法。

（1）刀具材料的選擇。聚晶立方氮化硼（PCBN）是在高溫高壓條件下，將微細(xì)的立方氮化硼（CBN）材料通過結(jié)合相（TiC、TiN、Al、Ti等）燒結(jié)在一起的多晶體材料，是目前利用人工合成的硬度低于金剛石的刀具材料。聚晶立方氮化硼克服了立方氮化硼單晶易解性和各向異性等不足。PCBN特別適合于加工從前只能磨削的高硬度材料，能獲得較好的工件表面質(zhì)量，實現(xiàn)“以車代磨”，大幅度提高加工效率。

由于整形凹模熱處理后，硬度高達(dá)56～60HRC，而且表面粗糙度要求低，因此，決定選用聚晶立方氮化硼作為刀具材料。

（2）精車所用數(shù)控車床的選擇。精車所用數(shù)控車床的應(yīng)具有較高的精度、較好的剛性及較高的轉(zhuǎn)速，盡可能提高切削工藝參數(shù)，充分發(fā)揮刀具的切削性能。根據(jù)某公司現(xiàn)有設(shè)備，決定選用沈陽第一機床廠生產(chǎn)的數(shù)控車床，型號HTC4596a，系統(tǒng)FANUC seriesoi—Tc。由于所選用的數(shù)控車床為液壓三爪自動卡盤，夾緊力比較大，工件不容易變形。

（3）刀具參數(shù)的確定。從市場上購買的刀具，后角和刃傾角均約為1°～2°，刃尖半徑1.5 ～2mm。精加工時，切削力大，表面粗糙度值高，加工后的模具形狀不符合要求。后來，在工具磨床上用金剛石砂輪重新刃磨，采用了如下的幾何參數(shù)：前角γo=-5°，后角αo=6°，主偏角κr=45°，刃傾角λo=-3°，刃尖半徑0.1mm。

（4）切削工藝參數(shù)的選擇。采用聚晶立方氮化硼精車淬硬模

具鋼，切削用量的選擇，特別是切削速度的選擇往往重要于對刀具幾何角度的選擇。切削速度合適與否對刀具的使用壽命有著直接影響。切削速度選擇不能太低，一般可取80～120m/min，這樣刀尖部分與工件之間摩擦力較小，切屑處于軟化狀態(tài)。

經(jīng)過多次試驗，選用以下切削工藝參數(shù)比較合適：切削速度v=90m/min，進(jìn)給量f=0.08mm/r，切削深度ap=0.015mm。

采用數(shù)控車床加工整形凹模，盡管加工后的整形凹模表面粗糙度值達(dá)到Ra=0.8mm。滿足了整形凹模的技術(shù)要求，實現(xiàn)“以車代磨”，簡化了工藝，提高了生產(chǎn)效率，大大縮短了模具生產(chǎn)周期，降低了模具的制造成本，但由于刃尖磨損速度快，加之刃尖半徑R補償誤差，導(dǎo)致凹模型腔尺寸一致性較差。

3. 電火花加工

將留有加工余量的整形凹模，在熱處理之后，采用電極對整形凹模進(jìn)行電火花加工，最后采用砂輪或油石對整形凹模工作型腔進(jìn)行拋光加工。在對整形凹模進(jìn)行電火花加工時，一般采用兩個電極，一個用做粗加工，另一個用做精加工。

由于電火花加工后的整形凹模，在型腔內(nèi)表面存在著一層加工硬化層，拋光加工困難。同時，需要邊拋光，邊用型腔樣板進(jìn)行測量。該方法盡管生產(chǎn)效率較低，但模具型腔尺寸一致性相對較好。

4. 數(shù)控磨削加工

將留有加工余量的整形凹模，在熱處理之后，采用數(shù)控磨床進(jìn)行磨削加工模具型腔。磨削加工時，必須合理選擇磨削量、砂輪的材料及形狀。為保證各部位的磨削量均勻，在磨削加工前，先用數(shù)控車床對凹模型腔進(jìn)行切削加工。磨削加工后，對凹模型腔進(jìn)行拋光。

5. 結(jié)語

采用數(shù)控磨削加工整形凹模，不僅生產(chǎn)效率高，而且尺寸精度高，模具型腔尺寸一致性好。徹底解決了困擾我公司多年的整形凹模加工困難的問題，為同類型模具加工提供了借鑒。

收稿日期：（20150410）