在模具加工制造過程中，模具的成形部位（芯部）往往需要進(jìn)行表面拋光處理。金華洲從合作的客戶那邊了解到，擁有好的拋光技巧和具有優(yōu)秀拋光的模具鋼，可提高模具質(zhì)量和使用壽命，從而提高產(chǎn)品優(yōu)勢。

1. 模具拋光方法及工作原理

模具的拋光一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等等，使得模具鋼表面發(fā)生塑性變形而去掉工件表面凸出部得到平滑面，一般是以手工操作為主。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，緊緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。拋光一般可達(dá)到Ra0.008μm的表面粗糙度。

2. 模具拋光常用的工具及規(guī)格類別

• 模具拋光常用的工具有：砂紙、油石、絨氈輪、研磨膏、合金銼刀、鉆石磨針、竹片、纖維油石、圓轉(zhuǎn)動(dòng)打磨機(jī)。

• 砂紙：150#、180#、320#、400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#；

• 油石：120#、220#、400#、600#；

• 絨氈輪：圓柱形、圓椎形、方形尖嘴；

• 研磨膏：1#（白色） 3#（黃色） 6#（橙色） 9#（綠色） 15#（藍(lán)色） 25#（褐色） 35#（紅色） 60#（紫色）；

• 銼刀：方、圓、扁、三角及其他形狀；

• 鉆石磨針：一般為3/32柄或1/8柄，有圓波形、圓柱形、長直柱形、長圓椎形；

• 竹片：各式形狀適合操作者及模具形狀而造，作用是壓著砂紙，在工件上研磨，達(dá)到所要求的表面粗糙度；

• 纖維油石：200#（黑色） 400#（藍(lán)色） 600#（白色） 800#（紅色）

3. 拋光的工藝過程

（1）粗拋

精銑、電火花加工、磨削 等工藝后的表面可以選擇轉(zhuǎn)速在35000～40000 r/min的旋轉(zhuǎn)表面拋光機(jī)進(jìn)行拋光。然后是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序?yàn)?80#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

（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)硬鋼件表面損傷，無法達(dá)到預(yù)期拋光效果。

（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，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1 200#和1 50 0#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#）。

客戶使用金華洲模具鋼制作的模具

（4）拋光的工作環(huán)境

拋光過程應(yīng)分開在兩個(gè)工作地點(diǎn)完成，即粗磨加工地點(diǎn)和精拋加工地點(diǎn)分開，而且要注意清洗干凈上一道工序殘留在工件表面的砂粒。

一般從用油石到1200#砂紙完成后粗拋光后，金華洲建議工件需轉(zhuǎn)到無塵間進(jìn)行拋光，確保空氣中無灰塵微粒粘在模具表面。精度要求在1μm以上（包括1μm）的拋光工藝在清潔的拋光室內(nèi)即可進(jìn)行。若進(jìn)行更加精密的拋光則必需在絕對(duì)潔凈的空間，因?yàn)榛覊m、煙霧，頭皮屑和口水沫都有可能報(bào)廢高精密拋光表面。

拋光工藝完成后工件表面要做好防塵保護(hù)工作。當(dāng)拋光過程停止時(shí)，此時(shí)應(yīng)仔細(xì)去除所有研磨劑和潤滑劑，確保工件表面潔凈，隨后應(yīng)在工件表面噴淋一層模具防銹涂層。

4. 影響模具表面拋光性的因素

（1）工件表面狀況

材料在機(jī)械加工過程中，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)采用電火花精修整，否則表面會(huì)形成硬化薄層。如電火花精修規(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，為拋光加工提供一個(gè)良好基礎(chǔ)。

（2）鋼材的品質(zhì)

優(yōu)質(zhì)的鋼材是獲得良好拋光質(zhì)量的前提條件，鋼材中的各種夾雜物和氣孔都會(huì)影響拋光效果。要達(dá)到良好的拋光效果，工件必須在開始機(jī)械加工時(shí)要注明拋光的表面粗糙度，當(dāng)一件工件確定需要鏡面拋光時(shí)，必須要選拋光性能好的鋼材并且都經(jīng)過熱處理否則達(dá)不到預(yù)期的效果。

（3）熱處理工藝

如果熱處理不當(dāng)，鋼材表面硬度不均或特性上有差異，會(huì)給拋光造成困難。

（4）拋光的技術(shù)

由于拋光主要是靠人工完成，所以人的技能目前還是影響拋光質(zhì)量的主要原因。

一般認(rèn)為拋光技術(shù)影響表面粗糙度，其實(shí)好的拋光技術(shù)還要配合優(yōu)質(zhì)的鋼材以及正確的熱處理工藝，才能得到滿意的拋光效果；反之，拋光技術(shù)不好，就算鋼材再好也做不到鏡面效果。

金華洲模具鋼拋光效果圖

5. 不同類型拋光應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）模具砂紙打磨和油石研磨應(yīng)注意的事項(xiàng)

1）對(duì)于硬度較高的模具表面只能用清潔和軟的油石打磨工具。

2）在打磨中轉(zhuǎn)換砂號(hào)級(jí)別時(shí)，工件和操作者的雙手必須清洗干凈，避免將粗砂粒帶到下一級(jí)較細(xì)的打磨操作中。

3）在進(jìn)行每一道打磨工序時(shí)，砂紙應(yīng)從不同的45°方向去打磨，直至消除上一級(jí)的砂紋，當(dāng)上一級(jí)的砂紋清除后，必須再延長25%的打磨時(shí)間，然后才可轉(zhuǎn)換下一道更細(xì)的砂號(hào)。

4）打磨時(shí)變換不同的方向可避免工件產(chǎn)生波浪等高低不平。

（2）鉆石研磨拋光應(yīng)注意的事項(xiàng)

鉆石研磨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8 000#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。為了方便做到這一點(diǎn)，可以在木條上做一個(gè)薄且窄的手柄，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。當(dāng)使用鉆石研磨拋光時(shí)，不僅工作表面要求潔凈，工作者的雙手也必須十分清潔。

（3）塑料模拋光應(yīng)注意的事項(xiàng)

塑料模具的拋光與其他行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴(yán)格說，塑料模具的拋光應(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)。鏡面拋光的標(biāo)準(zhǔn)分為4級(jí)：A0=Ra0.008 μm，A1=Ra0.016 μm，A3=Ra0.032 μm，A4=Ra0.063 μm，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。

拋光中注意事項(xiàng)如下：

1) 當(dāng)一新模腔開始加工時(shí)，應(yīng)先檢查工件表面，用煤油清洗干凈表面，使油石面不會(huì)粘上污物導(dǎo)致失去切削的功能。

2) 研粗紋時(shí)要按先難后易的順序進(jìn)行，特別一些難研的死角，較深底部要先研，最后是側(cè)面和大平面。

3) 部分工件可能有多件組拼在一起研光，要先分別研單個(gè)工件的粗紋或火花紋，后將所有工件拼齊研至平滑。

4) 大平面或側(cè)平面的工件，用油石研去粗紋后再用平直的鋼片做透光檢測，檢查是否有不平或倒扣的不良情況出現(xiàn)，如有倒扣則會(huì)導(dǎo)致制件脫模困難或制件拉傷。

5) 為防止模具工件研出倒扣或有一些貼合面需保護(hù)的情況，可用鋸片粘貼或用砂紙貼在邊上，這樣可得到理想的保護(hù)效果。

6) 研模具平面用前后拉動(dòng)，拖動(dòng)油石的柄盡量放平，不要超出25°，因斜度太大，力由上向下沖，易導(dǎo)致研出很多粗紋在工件上。

7) 如果工件的平面用銅片或竹片壓著砂紙拋光，砂紙不應(yīng)大過工具面積，否則會(huì)研到不應(yīng)研的地方。

8) 盡量不要用打磨機(jī)修分模面，因砂輪頭修整的分模面比較粗糙以及有波浪高低不平，如必要用時(shí)，必須將砂輪頭粘修至同心度平衡。

9) 研磨的工具形狀應(yīng)跟模具的表面形狀接近一致，這樣才能確保工件不被研變形。

6. 如何解決拋光中出現(xiàn)的常見問題

（1）拋光過度

在日常拋光過程中遇到的最大問題就是“拋光過度”，就是指拋光的時(shí)間越長，模具表面的質(zhì)量就越差。發(fā)生拋光過度有二種現(xiàn)象：即是“橘皮”和“點(diǎn)蝕”。拋光過度多發(fā)生于機(jī)械拋光。

（2）工件出現(xiàn)“橘皮”的原因

不規(guī)則粗糙的表面被稱為“橘皮”，產(chǎn)生“橘皮”有許多的原因，最常見的原因是由于模具表面過熱或滲碳過度而引起，拋光壓力過大及拋光時(shí)間過長是產(chǎn)生“橘皮”的主要原因。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”。較硬的鋼材能承受的拋光壓力會(huì)大一些，相對(duì)較軟的鋼材容易發(fā)生拋光過度，研究證明產(chǎn)生拋光過度的時(shí)間會(huì)因鋼材的硬度不同而有所不同。

（3）消除工件“橘皮”的措施

當(dāng)發(fā)現(xiàn)表面質(zhì)量拋得不好時(shí)，許多人就會(huì)增加拋光的壓力和延長拋光的時(shí)間，這種作法往往會(huì)使表面的質(zhì)量變得更差。

可采用以下的方法去補(bǔ)救：

1) 把有缺陷的表面去除，研磨的粒度比先前使用砂號(hào)略粗一級(jí)，然后進(jìn)行研磨，拋光的力度要比先前的低一些。

2) 以低于回火溫度25 ℃的溫度進(jìn)行應(yīng)力消除，在拋光前使用最細(xì)的砂號(hào)進(jìn)行研磨，直到達(dá)到滿意的效果，最后以較輕的力度進(jìn)行拋光。

（4）工件表面“點(diǎn)蝕”形成的原因

由于在鋼材中有些非金屬的雜質(zhì)，通常是硬而脆的氧化物，在拋光過程中從鋼材表面被拉出，形成微坑或點(diǎn)蝕，產(chǎn)生“點(diǎn)蝕”的主要因素有以下幾點(diǎn)：

1) 拋光的壓力過大，拋光時(shí)間過長。

2) 鋼材的純凈度不夠，硬性雜質(zhì)的含量高。

3) 模具表面生銹。

4) 黑皮料未清除。

（5）消除工件點(diǎn)蝕的措施

1) 小心地將表面重新研磨，砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一級(jí)，采用軟質(zhì)及削銳的油石進(jìn)行最后步驟的研磨才再進(jìn)行拋光程序。

2) 當(dāng)砂粒尺寸小于1 mm應(yīng)避免采用最軟的拋光工具。

3) 盡可能采用最短的拋光時(shí)間和最小的拋光力度。

模具制造過程中型腔的拋光是非常重要的一道工序，它關(guān)系到模具的質(zhì)量和壽命，也決定制品質(zhì)量的好壞。掌握拋光的工作原理和工藝過程，合理的拋光方法和高品質(zhì)的模具鋼材，可以提高模具質(zhì)量和壽命，進(jìn)而提高制品的質(zhì)量。