模具抛光的工艺流程及技巧

翠花

        模具抛光的工艺流程及技巧

        抛光在模具制作过程中是很重要的一道工序，随着塑料制品的日溢广泛应用，对塑料制品的外观品质要求也越来越高，所以塑料模具型腔的表面抛光质量也要相应提高，特别是镜面和高光高亮表面的模具对模具表面粗糙度要求更高，因而对抛光的要求也更高。抛光不仅增加工件的美观，而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性，还可以方便于后续的注塑加工，如使塑料制品易于脱模，减少生产注塑周期等。目前常用的抛光方法有以下几种：

        ㈠机械抛光

        机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。

        ⑴机械抛光基本程序

        要想获得高质量的抛光效果，最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具和辅助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况，如机械加工、电火花加工，磨加工等等。机械抛光的一般过程如下：

        ①粗抛经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35000—40000rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径Φ3mm、WA#400的轮子去除白色电火花层。然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为#180~#240~#320~#400~#600~#800~#1000。油石抛光方法，这个作业是最重要的高难度作业，根据加工品的不同规格，分别约70度的角位均衡的进行交叉研磨。最理想的往返范围约为40毫米～70毫米。油石作业也会根据加工品的材质而变化。许多模具制造商为了节约时间而选择从#400开始。

        ②半精抛半精抛主要使用砂纸和煤油。油石作业结束后是砂纸作业，砂纸作业时，要注意模仁的圆边、圆角和桔皮的产生。所以油石流程尽量做到最细加工。砂纸抛光的重点。砂纸配合较硬的木棒像油石作业一样约70度角交叉地进行研磨，一面砂纸研磨次数约10次～15次。如果研磨时间过长，砂纸的研磨力会减低，这样就会导致加工面出现不均匀现象（这也是产生橘皮的原因之一）。

        砂纸作业时一般都采用竹片进行研磨，实际使用材质弹力小的木棒或硬度低的铝棒约45度角进行研磨是最为理想的。研磨面不能使用橡胶或者弹性高的材料，不能用45度角研磨的形状可以用锐角。砂纸的号数依次为：#220~#320~#400~#600~#800~#1000~#1200~#1500。实际上#1500砂纸只用适于淬硬的模具钢(52HRC以上)，而不适用于预硬钢，因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。

        ③精抛精抛主要使用钻石研磨膏。若用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨的话，则通常的研磨顺序是9μm(#1800)~6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的钻石研磨膏和抛光布轮可用来去除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨痕。接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光，顺序为1μm(#14000)~1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。

        精度要求在1μm以上(包括1μm)的抛光工艺在模具加工车间中一个清洁的抛光室内即可进行。若进行更加精密的抛光则必需一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾，头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。

        ⑵机械抛光中的技巧

        Ⅰ用砂纸抛光应注意以下几点：

        ①用砂纸抛光需要利用软的木棒或竹棒。在抛光圆面或球面时，使用软木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木，则更适用于平整表面的抛光。修整木条的末端使其能与钢件表面形状保持吻合，这样可以避免木条(或竹条)的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。

        ②当换用不同型号的砂纸时，抛光方向应变换45°~90°，这样前一种型号砂纸抛光后留下的条纹阴影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前，必须用100%纯棉花沾取酒精之类的清洁液对抛光表面进行仔细的擦拭，因为一颗很小的沙砾留在表面都会毁坏接下去的整个抛光工作。从砂纸抛光换成钻石研磨膏抛光时，这个清洁过程同样重要。在抛光继续进行之前，所有颗粒和煤油都必须被完全清洁干净。

        ③为了避免擦伤和烧伤工件表面，在用#1200和#1500砂纸进行抛光时必须特别小心。因而有必要加载一个轻载荷以及采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸进行抛光时都应沿两个不同方向进行两次抛光，两个方向之间每次转动45°~90°。

        Ⅱ钻石研磨抛光应注意以下几点：

        ①这种抛光必须尽量在较轻的压力下进行特别是抛光预硬钢件和用细研磨膏抛光时。在用#8000研磨膏抛光时，常用载荷为100~200g/cm2，但要保持此载荷的精准度很难做到。为了更容易做到这一点，可以在木条上做一个薄且窄的手柄，比如加一铜片；或者在竹条上切去一部分而使其更加柔软。这样可以帮助控制抛光压力，以确保模具表面压力不会过高。

        ②当使用钻石研磨抛光时，不仅是工作表面要求洁净，工作者的双手也必须仔细清洁。

        ③每次抛光时间不应过长，时间越短，效果越好。如果抛光过程进行得过长将会造成“橘皮”和“点蚀”。

        ④为获得高质量的抛光效果，容易发热的抛光方法和工具都应避免。比如：抛光轮抛光，抛光轮产生的热量会很容易造成“橘皮”。

        ⑤当抛光过程停止时，保证工件表面洁净和仔细去除所有研磨剂和润滑剂非常重要，随后应在表面喷淋一层模具防锈涂层。

        由于机械抛光主要还是靠人工完成，所以抛光技术目前还是影响抛光质量的主要原因。除此之外，还与模具材料、抛光前的表面状况、热处理工艺等有关。优质的钢材是获得良好抛光质量的前提条件，如果钢材表面硬度不均或特性上有差异，往往会产生抛光困难。钢材中的各种夹杂物和气孔都不利于抛光。

        ⑶不同硬度对抛光工艺的影响

        硬度增高使研磨的困难增大，但抛光后的粗糙度减小。由于硬度的增高，要达到较低的粗糙度所需的抛光时间相应增长。同时硬度增高，抛光过度的可能性相应减少。

        ⑷工件表面状况对抛光工艺的影响

        钢材在切削机械加工的破碎过程中，表层会因热量、内应力或其他因素而损坏，切削参数不当会影响抛光效果。电火花加工后的表面比普通机械加工或热处理后的表面更难研磨，因此电火花加工结束前应采用精规准电火花修整，否则表面会形成硬化薄层。如果电火花精修规准选择不当，热影响层的深度最大可达0.4mm。硬化薄层的硬度比基体硬度高，必须去除。因此最好增加一道粗磨加工，彻底清除损坏表面层，构成一片平均粗糙的金属面，为抛光加工提供一个良好基础。

        在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所要求的表面抛光有很大的不同，严格来说，模具的抛光应该称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的要求并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准。表面抛光一般只要求获得光亮的表面即可。镜面加工的标准分为四级：AO=Ra0.008μm，A1=Ra0.016μm，A3=Ra0.032μm，A4=Ra0.063μm，由于电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精确度，而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到要求，所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。

        镜面抛光的要点

        超镜面抛光时最重要的一点是抛光的尺寸，油石研磨到镜面抛光的距离是10μ。（最理想是＃1500(＃1000)油石开始进行研磨。砂纸的号数依次为：(#320~)#400~#600~#800~#1000~#1200~#1500~#01~#02~#03~#04~#05~#06~#015）最基本的原则，在进行下一步作业之前，一定要将模仁彻底清洗干净，才会达到好效果。要非常慎重不要重复修改（反复修改会影响品质问题）。

        纳期的期限、时间上的压力、过度疲劳、集中力下降，这些因素都容易影响工作，这一点要非常注意。

        抛光操作是一项耗费时间和费用昂贵的工序，遵照一定的守则可以降低抛光操作的成本。抛光的每一个步骤都必须要保持清洁，这一点最重要。

        抛光注意事项:

        1、抛光必须在清洁无尘的室内进行。因为硬尘粒会污染研磨材料，损害已接近完成的模具表面。

        2、每个抛光工具只使用一个级别的抛光钻石膏，并存放在防尘或密封的容器内。

        3、当要转换更细一级的砂号时，要注意该级砂号是否完全覆盖上一级(较粗)砂纹，必须清洗双手和工件。

        4、开始抛光时要先处理角落、边角和圆角等较难抛光的地方。

        5、处理尖角及边角时应特别小心，注意不要形成圆角或圆边，应尽量采用较硬的抛光工具进行模具的研磨和油石打磨。

        影响表面抛光性的因素

        采用研磨的方法可使模具表面光洁，光洁的程度与下列因素有关：

        1、钢材品质（钢材表面硬度不均匀或特性上有差异往往会增大抛光难度）。

        2、热处理工艺（热处理在很多方面会影响到抛光性能）。

        3、抛光技术（抛光工艺与抛光耗材的采用直接影响到抛光效果）。

        通常认为抛光技术是最重要的影响因素，恰当的抛光技术、采用良好的抛光耗材、配合品质优良的工具钢材及正确的热处理工艺才能达到满意的光洁度。反之，抛光技术与耗材使用不当，即使采用最优质的钢材也不会达到高度镜面的效果。

        工件表面光洁度标准

        #01钻石膏(光学要求)

        #03钻石膏抛光(镜面)

        #06钻石膏抛光(镜面)

        #15钻石膏抛光(镜面)

        1200沙纸(光面)

        1000沙纸(光面)

        800沙纸(光面)

        600沙纸(光面)

        400沙纸(光面)

        320沙纸(光面)

        1000油石(哑面,镜面时用)

        800油石(哑面)

        600油石(哑面)

        400油石(哑面)

        320油石(哑面)

        喷#11粗玻璃珠

        喷#240沙

        喷#24沙