模具拋光的工藝流程及技巧

拋光在模具制作過程中是很重要的一道工序，也是收官之作，隨著塑料制品的日溢廣泛應(yīng)用，對(duì)塑料制品的外觀品質(zhì)要求也越來越高，所以塑料模具型腔的表面拋光質(zhì)量也要相應(yīng)提高，特別是鏡面和高光高亮表面的模具對(duì)模具表面粗糙度要求更高，因而對(duì)拋光的要求也更高。拋光不僅增加工件的美觀，而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性，還可以方便于后續(xù)的注塑加工，如使塑料制品易于脫模，減少生產(chǎn)注塑周期等。

目前常用的拋光方法有以下幾種：

㈠機(jī)械拋光 機(jī)械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，特殊零件如回轉(zhuǎn)體表面，可使用轉(zhuǎn)臺(tái)等輔助工具，表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。利用該技術(shù)可以達(dá)到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中最高的。光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。

⑴機(jī)械拋光基本程序 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。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。

機(jī)械拋光的一般過程如下：①粗拋經(jīng)銑、電火花、磨等工藝后的表面可以選擇轉(zhuǎn)速在35 000—40 000 rpm的旋轉(zhuǎn)表面拋光機(jī)或超聲波研磨機(jī)進(jìn)行拋光。常用的方法有利用直徑Φ3mm、WA # 400的輪子去除白色電火花層。然后是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤(rùn)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?；覊m、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。 ⑵機(jī)械拋光中的技巧

Ⅰ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°，這樣前一種型號(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°。

Ⅱ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(zhǎng)，時(shí)間越短，效果越好。如果拋光過程進(jìn)行得過長(zhǎng)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”。

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(rùn)滑劑非常重要，隨后應(yīng)在表面噴淋一層模具防銹涂層。 由于機(jī)械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。

⑶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(zhǎng)。同時(shí)硬度增高，拋光過度的可能性相應(yīng)減少。

⑷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)力或其他因素而損壞，切削參數(shù)不當(dāng)會(huì)影響拋光效果。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)。

㈡化學(xué)拋光 化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中表面微觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解，從而得到平滑面。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是不需復(fù)雜設(shè)備，可以拋光形狀復(fù)雜的工件，可以同時(shí)拋光很多工件，效率高?；瘜W(xué)拋光的核心問題是拋光液的配制?；瘜W(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為數(shù)10μm。

㈢電解拋光 電解拋光基本原理與化學(xué)拋光相同，即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。與化學(xué)拋光相比，可以消除陰極反應(yīng)的影響，效果較好。

電化學(xué)拋光過程分為兩步：

⑴宏觀整平溶解產(chǎn)物向電解液中擴(kuò)散，材料表面幾何粗糙下降，Ra＞1μm。

⑵微光平整陽(yáng)極極化，表面光亮度提高，Ra＜1μm。

㈣超聲波拋光 將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場(chǎng)中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀力小，不會(huì)引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學(xué)或電化學(xué)方法結(jié)合。在溶液腐蝕、電解的基礎(chǔ)上，再施加超聲波振動(dòng)攪拌溶液，使工件表面溶解產(chǎn)物脫離，表面附近的腐蝕或電解質(zhì)均勻；超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過程，利于表面光亮化。

㈤流體拋光 流體拋光是依靠高速流動(dòng)的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達(dá)到拋光的目的。常用方法有：磨料噴射加工、液體噴射加工、流體動(dòng)力研磨等。流體動(dòng)力研磨是由液壓驅(qū)動(dòng)，使攜帶磨粒的液體介質(zhì)高速往復(fù)流過工件表面。介質(zhì)主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物（聚合物狀物質(zhì)）并摻上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

㈥磁研磨拋光 磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場(chǎng)作用下形成磨料刷，對(duì)工件磨削加工。這種方法加工效率高，質(zhì)量好，加工條件容易控制，工作條件好。采用合適的磨料，表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.1μm。

在塑料模具加工中所說的拋光與其他行業(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機(jī)械拋光為主。

審核編輯 ：李倩