1 引言

眾所周知，產(chǎn)品品質(zhì)是一個企業(yè)的生產(chǎn)生存之根本，成本及效率又是企業(yè)的生命線。企業(yè)的市場競爭更是建立在品質(zhì)、成本、效率基礎(chǔ)之上。本文主要針對精密模具硬質(zhì)合金零件的平面磨床加工制程，用一種常見且易掌握的加工方法進(jìn)行分析探討。從零件最基本的平面磨床加工開始，確保模具零部件的加工品質(zhì)，最后才能有機會實現(xiàn)整副模具、以及模具所沖裁產(chǎn)品的品質(zhì)保證，最終達(dá)到成本降低、效率提升，效益最大化的目的。

2 硬質(zhì)合金材料介紹

硬質(zhì)合金是一種高強度，耐磨耗性優(yōu)異的材料，是由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。其基本組成是WC-Co（碳化鎢），決定超硬合金組織的重要因素取決于C（碳）含量。

3 硬質(zhì)合金的特點

雖然各國對硬質(zhì)合金的命名各不相同，但其特點卻基本相似：高強度、受熱穩(wěn)定、不易變形、耐磨耗、耐腐蝕性好，作為模具零件使用壽命比合金工具鋼高20～150倍。因此被各精密模具制造廠家廣泛使用。但缺點是：脆性大、韌性差、易崩角、不能進(jìn)行切削加工，作為模具零件只能進(jìn)行研磨或放電腐蝕加工。不僅如此，由于硬質(zhì)合金材料對普通機床磁臺不吸磁、研磨面粗度不易掌控等特性，這也給研磨加工帶來一定的困難。

4 硬質(zhì)合金在模具上的應(yīng)用

根據(jù)硬質(zhì)合金的特性，精密冷沖壓模多用其作為模具的核心關(guān)鍵性零部件：精密凸模或凹模類。如半導(dǎo)體、引線框架等電子行業(yè)較普遍使用：IC封裝模、端子模、切斷模。較薄的馬達(dá)芯片模、拉伸模等模具也常用硬質(zhì)合金材料。但是硬質(zhì)合金材料本身及加工成本都比較高。在保證加工精度的同時，品質(zhì)優(yōu)良率要求也相應(yīng)提升。基于硬質(zhì)合金使用上的優(yōu)點及制造成本和加工上的難點，根據(jù)多年的模具零件加工經(jīng)驗，以下把模具硬質(zhì)合金零件的平面研磨加工方法與大家分享。因為平面研磨這道工序，是模具零件加工所有工序中的基礎(chǔ)，這道工序的品質(zhì)狀況會傳遞到零件加工的其他工序，甚至到整副模具。

5 硬質(zhì)合金平面研磨具體加工精度要求及加工方法

（1）整體加工工藝分為：粗加工和精加工。粗加工六面體尺寸:圖紙基本尺寸基礎(chǔ)上雙邊預(yù)留0.05mm精加工余量，工件平行、垂直度：∥、⊥≤0.005mm；精加工六面體尺寸公差為：+0.001/0～+/-0.002mm，工件平行、垂直度：//、⊥≤0.002mm，面粗糙度值Ra≤0.15 μm。

（2）砂輪的選擇：粗、精加工都要選擇使用樹脂結(jié)合劑鉆石砂輪（磨粒:金剛石）。磨削方式:沖水濕式加工。粗磨砂輪粒度：﹟150～﹟230。集中度：75。結(jié)合度：中偏高型。精加工砂輪粒度：﹟400～﹟800。集中度：75。結(jié)合度：中型，結(jié)合度與砂輪的鋒利度及壽命有關(guān)系：如果重視砂輪的鋒利度，強調(diào)加工效率，則選擇“結(jié)合度”偏低類型；如果要重視砂輪的使用壽命，則選擇“結(jié)合度”偏高的類型。

（3）砂輪的靜、動平衡校驗：目的是確保法蘭正常使用前提下，消除砂輪的跳動，確保砂輪旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定均勻損耗、加工工件面粗度均勻，避免工件加工后在表面留下跳刀紋痕跡。

a.砂輪組裝及靜平衡校驗。

①砂輪的品質(zhì)判斷：將砂輪片托在手上，用小銅棒輕輕敲擊砂輪轂，從聲音判斷砂粒層是否與轂粘結(jié)完好（聲音清晰則代表完好，聲音含混則說明砂粒與轂之間粘結(jié)有脫離或砂層有裂紋狀況，砂輪品質(zhì)不良則會有安全隱患及加工零件的表面品質(zhì)問題）然后將砂輪組裝好后進(jìn)行砂輪平衡校驗。

②砂輪組裝（見圖1）：先取完好砂輪片組裝到相應(yīng)規(guī)格的法蘭上鎖緊。

圖1 安裝好法蘭的砂輪

③將組裝好法蘭的砂輪裝到平衡軸上（注意：法蘭與平衡軸規(guī)格，見圖2）。

④砂輪靜平衡調(diào)整：將③組裝好的砂輪放置在“砂輪平衡校驗裝置”上（見圖2），然后用手輕輕轉(zhuǎn)動砂輪，觀察砂輪靜止過程中的狀態(tài)：根據(jù)重心向下原理，當(dāng)砂輪在未進(jìn)行靜平衡調(diào)整之前，其轉(zhuǎn)動逐漸靜止過程中一定是前后擺動，直至重心在最低點小幅擺動逐漸停止。然后通過調(diào)整上（見圖1）“砂輪平衡塊”來修正砂輪重心所處的位置，直至撥動砂輪時其能隨意靜止在任何位置，此時證明砂輪已經(jīng)達(dá)到靜平衡狀態(tài)。

圖2 砂輪靜平衡

b.砂輪動平衡及修整。將做好靜平衡的砂輪安裝在機臺主軸上鎖緊。按照圖3、圖4方法修整：圖3是借助于主砂輪的旋轉(zhuǎn)力帶動GC（綠色碳化硅砂輪）的旋轉(zhuǎn)，通過砂輪間的速度差對砂輪進(jìn)行整修及修銳。圖4是較方便、簡潔、常用的一種方法，它的缺點是容易修整過頭，以至于砂輪壽命降低。此種方法是在對砂輪整形（真圓度）的同時進(jìn)行修銳，在砂輪修整前最好在砂輪的外周用油性筆進(jìn)行涂色標(biāo)識（避免修整過頭），讓S45、Cu、紅銅等軟鐵與之整體接觸研磨（直至油性筆標(biāo)識被全部磨掉消失）。修整完成后便可以進(jìn)入到工作狀態(tài)。

圖3 制動滾輪機砂輪修整法

圖4 軟鋼磨削整形-修銳法

砂輪修整參數(shù)：①砂輪轉(zhuǎn)速500～1,000m/min為宜,如果采用通常作業(yè)轉(zhuǎn)速亦可；②切入量：粗加工砂輪#150～#230 時，0.01～0.005mm/pass；精加工砂輪：#400～#800時0.005～0.002mm/pass，#800砂輪甚至小于0.002mm/pass，如果對零件加工加工表面要求更好一點面粗度的話；③工作臺運動：5～8m/min為宜，不要太快；④切削液：加注工件加工切削液濕式研磨，沖水量根據(jù)在砂輪上所滯留的切削渣滓狀況來調(diào)節(jié)大小；⑤注意事項：砂輪過渡的整形及修銳會產(chǎn)生塌角，粒度越細(xì)，該傾向越嚴(yán)重，因此在修正過程中要在意。

c.加工參數(shù)的選擇。

①砂輪的線速度1,200～2,000m/min（砂輪的線速度m/min=砂輪外徑D×π×砂輪轉(zhuǎn)速）。

②工件左右走刀速度：7～10m/min。

③加工方式：沖水濕式加工，切削液最好為加工硬質(zhì)合金專用型。

④砂輪垂直每刀切入量：粗磨：0.025～0.03mm/pass；精加工：0.002～0.005mm/pass。

d.加工。

①根據(jù)工件的高度選擇合適的夾塊，一般夾塊厚度應(yīng)大于工件加工尺寸的2/3，但要小于工件加工到位尺寸。

②選擇第一加工面:通常是在工件最大的兩個面中選擇。先將工件放置在平臺上，用手按下工件兩端來判斷工件翹曲狀況，根據(jù)工件的翹動量來選擇一個相對較平的一面作為基準(zhǔn)面（通常選擇凸面朝上作為第一研磨面，凹面朝下比較穩(wěn)定，作為第二加工面）。凸模、凹模及卸料板在粗磨時選用#150或#230砂輪，每刀進(jìn)刀量在0.01～0.015mm/pass，粗磨時冷卻要充足。粗加工結(jié)束雙面留精加工余量0.05mm，然后用 #400～#800砂輪進(jìn)行精磨，砂輪每次垂直進(jìn)刀量在0.002～0.005mm/pass，研磨過程中砂輪要完全走出工件，越接近目標(biāo)尺寸時進(jìn)刀量則應(yīng)越小，到尺寸中差時多走幾次空刀，使工件有良好的表面粗糙度。最終確保六面體的平行度與垂直度（∥、⊥≤0.002mm）。在磁臺上用夾塊裝夾工件的加工方式如圖5所示。

e.加工過程中工件垂直度的簡便測法如圖6所示，工件其他尺寸數(shù)據(jù)常規(guī)測量儀器及手法，無需特殊作業(yè)。垂直度簡易測量方法：工件A、B兩端分別放在千分表上進(jìn)行讀數(shù)（注意方向）。

圖5 磁臺上用夾塊裝夾工件的加工方式

圖6 垂直度簡便測量法

6 結(jié)束語

硬質(zhì)合金作為模具的核心零件，其最終品質(zhì)會傳遞為整副模具的品質(zhì)。無論該模具零件的加工制程有多長，但平面研磨這道工序非常關(guān)鍵，此道工序的品質(zhì)保證對后序所有制程的加工及最終成品零件的品質(zhì)至關(guān)重要。