1 常用的拋光方法及工作原理

1.1 機(jī)械拋光

機(jī)械拋光是靠切削或使材料表面發(fā)生塑性變形而去掉工件表面凸出部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，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)可達(dá)到Ra0.008 μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中表面粗糙度最好的。光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。機(jī)械拋光是模具拋光的主要方法。

1.2 化學(xué)拋光

化學(xué)拋光是材料在化學(xué)介質(zhì)中讓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。該方法可以拋光形狀復(fù)雜的工件，可以同時(shí)拋光很多工件，效率高?；瘜W(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為Ra10 μm。

1.3 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，它可消除陰極反應(yīng)的影響，效果較好。

1.4 超聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷面作超聲波振動(dòng)，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場中，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，不會引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。

1.5 流體拋光

流體拋光是依靠流動(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。流體動(dòng)力研磨是由液壓驅(qū)動(dòng)，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)）并摻入磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

1.6 磁研磨拋光

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

1.7 電火花超聲復(fù)合拋光

為了提高表面粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源進(jìn)行復(fù)合拋光，由超聲振動(dòng)和電脈沖的腐蝕同時(shí)作用于工件表面，迅速降低其表面粗糙度，這對經(jīng)車、銑、電火花及線切割等工藝加工后的模具粗糙表面拋光效果明顯，十分有效。

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#,1 000#,1 200#，1 500#；

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

3.1 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35 000～40 000 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#。

3.2 半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數(shù)依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實(shí)際上#1 500砂紙只用適于淬硬的模具鋼（52 HRC以上），而不適用于預(yù)硬鋼，因?yàn)檫@樣可能會導(dǎo)致預(yù)硬鋼件表面損傷，無法達(dá)到預(yù)期拋光效果。

3.3 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9 μm（1 800#）→6 μm（3 000#）→3 μm（8 000#）。9 μm的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發(fā)狀磨痕。接著用粘氈和鉆石研磨膏進(jìn)行拋光，順序?yàn)? μm（14 000#）→1/2 μm（60 000#）→1/4 μm（100 000#）。

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1 200#砂紙完成后粗拋光后，工件需轉(zhuǎn)到無塵間進(jìn)行拋光，確?？諝庵袩o灰塵微粒粘在模具表面。精度要求在1 μm以上（包括1 μm）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)，應(yīng)仔細(xì)去除所有研磨劑和潤滑劑，保證工件表面潔凈，隨后應(yīng)在工件表面噴淋一層模具防銹涂層。

5 影響表面拋光性的因素

5.1 工件表面狀況

材料在機(jī)械加工過程中，表層會因熱量、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)0.4 mm。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)。

5.2 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。

5.3 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，會給拋光造成困難。

5.4 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。

6 不同類型拋光應(yīng)注意的事項(xiàng)

6.1 模具砂紙打磨和油石研磨應(yīng)注意的事項(xiàng)

(1） 對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)換砂號級別時(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，直至消除上一級的砂紋，當(dāng)上一級的砂紋清除后，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。

(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。

6.2 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100～200 g/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。

6.3 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。它不僅對拋光本身有很高的要求并且對表面平整度、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：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。

7 如何解決拋光中出現(xiàn)的常見問題

7.1 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。

7.2 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)生的熱量會很容易造成“橘皮”。較硬的鋼材能承受的拋光壓力會大一些，相對較軟的鋼材容易發(fā)生拋光過度，研究證明產(chǎn)生拋光過度的時(shí)間會因鋼材的硬度不同而有所不同。

7.3 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)，許多人就會增加拋光的壓力和延長拋光的時(shí)間，這種作法往往會使表面的質(zhì)量變得更差?？刹捎靡韵碌姆椒ㄈパa(bǔ)救：

(1) 把有缺陷的表面去除，研磨的粒度比先前使用砂號略粗一級，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。

7.4 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。

7.5 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，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。

8 結(jié)束語

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，選擇合理的拋光方法，可以提高模具質(zhì)量和壽命，進(jìn)而提高制品的質(zhì)量。