一种不锈钢模具的复合抛光工艺

一 种不锈钢模具的复合抛光 孟 超 王 珊 (焦作大学机电工程学院 河南焦作) 摘要 具有曲面结构的不锈钢模具较难抛光，利用磁力电解复合抛光机理，对材料 0Crl8Ni9Ti的不锈钢模具进行抛光实验。实 验结果，磁力电解复合抛光可使模具表面粗糙度值达到 Ra=0．03~zm，抛光效率和质量得到提高。 关键词 不锈钢模具 电解抛光 复合抛光 中图分类号 TG580．692 文献标识码 B 对具有复杂曲面的不锈钢模具抛光，目前普遍采用手_丁或 刚性磨具抛光方式。由于不锈钢具有高强度、高韧性和导热性能 差等难加工的特点 ，用刚性模具抛光时的磨削力和磨削热都很 大，工件表面易产生微裂纹、残余应力 、冷作硬化和烧伤等缺陷， 效率和自动化程度低 ，采用磁力电解机械复合抛光和 CAD／CAM 相结合的工艺可改变这一状况。 一 、数学建模及实验设备 应用 Pro／ENGINEER软件中的 CAD模块建立被抛光件的 数学模型，加工表面为一球冠 ，球体半径 25ram。此 CAD模型， 为后续的 CAM建立了模型基础。 参数选择 ：电解液为 15％的NaNO 水溶液 ，在不通电时呈稳 定中性，对工件和设备不会造成腐蚀，用完的电解液可过滤回收， 不会造成环境污染。电解电源为直流稳压电源，电流0．1～0．2A。阴 极为紫铜球头型抛光头，铜材料的导电性保证了电解作用的有效 进行。试验用抛光零件的表面粗糙度 Ra=1．6p=m。试验设备见图 1。 图 l 实验设备图 在数控铣床的主轴上固定一个紫铜球型抛光头，在底部固 定抛光片。电解液由喷嘴进入到工件和抛光头之间，起电解和冷 却的作用。电解液可以由电解槽的出口进行回收过滤，重复使用 不会造成污染。工件接直流电源正极，抛光头通过一个碳刷和直 流电源负极相连。当抛光头在数控程序的控制下旋转，并以一定 的压力通过不织布材料的抛光片压在工件的待抛光表面上，电 解液流向抛光面的同时电解电源也接通。工件表面在电解化学 作用和机械研磨的双重作用下进行抛光，使得抛光速度加快，表 固 设置篁理与维修2014№3 面加j-质量明显提高。 二、复合抛光原理 1．电解作用抛光机理 电解液流到抛光面以后，当在两电极之间通一直流电时，电 解液在电场作用被电离，正离子移向阴极抛光头，负离子移向阳 极工件。负离子与工件相互作用，『：件被逐渐溶解 ，同时在低电流 密度作用下使丁件表面逐渐失去了原来的活性，生成了一层几乎 不导电且比重很大的钝化膜，使溶解过程减慢。由于零件表面粗 糙不平 ，在电化学反应时，凸起部位所产生的钝化膜 比凹处生成 的厚度要小一些。由于凸起处的钝化膜受电力线的冲击和液体的 搅拌作用力较大，再加上凸起处离阴极较近，电场强度大，依据尖 端放电的原理 ，形成的正电荷高度集中在凸起处。因此 ，阴极 l 件 周围的阴离子优先和凸起处的阴离子发生作用 ，所以凸起处的金 属溶解速度比凹处的要快，。二件表面被抛光整半(图 2)。 阳极工件 j 极 电解液 阳极工件 表面 ，处放大 阳极 T¨：件表面 局部放大图 图 2 上件表面宏观平整 电力线 2．磁场作用抛光机理 在阴极两侧分别放若于个磁极。构成一个垂直于电场方向 的磁场。此时在电解区内，电 场中的带电粒子将受到磁场洛 仑兹力的作用。经理伦推导 ， 可得到有无磁场时带电粒子的 运动轨迹方程 由计算机模拟 其运动轨迹(网 3)。有磁场时 带电粒子的运动轨迹为螺旋线 型，显然有磁场时带电粒子的 运动轨迹更复杂。为了减少浓 差极化现象，在电解抛光中引 有磁场 罔 3 有无磁场时的运动轨迹 j巍 挺 磊 搿 迄