球形玻璃饰品模具的加工.pdf

收稿日期:2008年4月球形玻璃饰品模具的加工周学忠杨乐自贡硬质合金有限责任公司玻璃球广泛应用于机械、化工、仪器仪表、电子、石油等重要行业,同时也广泛的应用于灯饰、车饰及家装。这里就较大的模具成型球进行讨论,并主要研究其成型辊筒的加工,成型辊筒三维效果见图1。图1成型辊筒三维效果图1玻璃球成球过程玻璃是经熔融、冷却、固化而得到的非结晶固体。它的结构在原子、分子范围内有一定规则,但在宏观范围却又没有规则,所以它可以依靠模具做成各种形状。机械成形一般有压制、吹制、拉制、压延法、浇铸、烧结六种方法,经此加工出来的玻璃平整、光洁、产量大。玻璃的原料多为天然矿石,因此要制造玻璃,首先需将各种矿石进行粉碎,加工成粉料,然后根据玻璃成分制成配合料,送入玻璃熔窑进行熔化形成玻璃液。合格的玻璃液流经喂料池,并从喂料口流出形成料股。对于温度,中碱玻璃为11501170,无碱玻璃为12001220。料股经每分钟近200次剪切成球坯。球坯经溜槽、分球器,并由分球板拨动,分别滚入不同的漏斗,然后落到由二个旋转方向相反的辊筒所构成的成球槽中。在辊筒的旋转及球坯自身的表面张力作用下,逐渐形成光滑圆整的玻璃球。玻璃的球直径,是由玻璃液流股的粗细、流速、剪切速度和辊筒上成球孔大小所决定。玻璃球脱离辊筒时,温度还很高,为防止粘球,需经冷球盘或蛇形跑道予以冷却。为减少玻璃球内外温差而产生的残余应力,需经退火使之缓慢冷却,然后储存于球仓中以备质量检验。2玻璃球辊筒材料选择由于玻璃球辊筒的工作环境较差,工作时球坯的温度达11501220,同时玻璃球都为批量生产,球坯将不断对辊筒进行摩擦,因此对辊筒材料要求既要有高耐热性和热稳定性,又要有高耐磨性。因此,辊筒材料一般选择耐热合金模具钢(比如3Cr2Mo8V),同时对材料进行淬火处理,为了保证一定的耐磨性和利于机械加工,一般淬火硬度为HRC4045。3玻璃球辊筒的技术要求及加工玻璃球辊筒为成对使用,辊筒表面依据生产量大小均匀分布有约1001000个凹形半圆成型腔,为保证玻璃球合缝齐整不错位,辊筒上半圆成型腔的精度要求较高。位置精度要求一般为01015；成对辊筒半圆成型腔的位置互差精度要求一般为0102；半圆成型腔尺寸精度要求一般为0102；同时,半圆成型腔表面要求光滑,以方便球脱出,粗糙度一般为Ra014。为了满足辊筒的上述技术要求,同时提高制作效率,降低制作成本,我们采用特制工装在数控铣床上利用成型刀具进行加工(见图2)。辊筒加工中,半圆成型腔的加工是难点,加工涉及成型腔与内孔的同心度、径向分度、轴向分度、成型刀具、刀具切削参数等问题。图2成型辊筒数控铣加工图(1)外形半圆成型腔与孔的同心度49工具技术1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.为了保证辊筒半圆成型腔与安装孔的同心度,需制作精密芯轴,一端需有3R夹具夹持位置,另一端需有平口虎钳夹持位置。芯轴除保证同心度作用外,还可顺利实现径向分度要求,保证夹持牢固可靠。(2)径向分度径向一周孔一般有3050个,由精密可旋转3R夹具保证等分。3R夹具上有一个旋转调整旋钮,采用手动调整,旋转后间距误差可达到0.01,符合精度要求。由3R夹具分度原理,当分度为5的整数倍时分度精度最高,所以在芯轴上精密加工数控铣床径向分度找正基准,该基准的精度可由线切割或数控铣编程加工保证。图2A-A剖视为等分角度为7.5时的找正基准,其方法是,先找平一个基准边加工第1排孔,依次旋转15,分别加工第3排孔,第5排孔；再找平第二个基准边加工第2排孔,依次旋转15,分别加工第4排孔,第6排孔辊筒径向展开见图3。图3辊筒径向展开图(3)轴向分度轴向一排孔一般有220个,相互间的距离必须保证。其分度由数控编程保证,理论精度为0,实际误差由机床导轨精度保证,可保证01005。由于辊筒为成对使用,须保证半圆成型腔到端面的距离一致,实际铣削操作时应统一以辊筒一个端面为基准,将其作为轴向分度的起始零点。(4)成型刀具问题刀具问题是该模具加工的关键点,必须解决刀具材料、刀具形状、刀具尺寸控制、刀具耐用度四个方面的问题,才能保证顺利加工出合格的模具。加工淬火硬度HRC4050的淬火模具钢,采用新型硬质合金较为有利,其韧性较高,硬度不错,刀具成本较低。实验证明,采用新型硬质合金ZK30UF使用效果较好。其抗弯强度是所有硬质合金牌号里最高的一种,且加工淬火钢时不易崩刃。其性能指标见表1:表1牌号性能密度g/cm3硬度HRA抗弯强度N/mm2ZK30UF14.314.5591.72800由于成型部分为半圆成型腔,采用球头铣刀。半封闭铣削与普通曲面铣削不同,为便于排屑减小刀具磨损,须加大刀具第二后角和端刃前角。为了保证加工尺寸的稳定性,刀具第一后角不能太大。在顾及刀具强度同时应适当减刃背直径。需指出的是,如果排屑不畅,将会造成积屑瘤、崩刃,并加速刀具磨损,严重时会导致刀具折断。为了提高刀具强度,工作部分不能太长、刀具柄部需加大,刀具最好作成台阶结构。球头铣刀刀具图见图4。图4球头铣刀刀具图刀具尺寸直接影响滚筒半圆成型腔的加工尺寸,选择大了则容易超差,选择小了则刀具耐用度不足。经过试验,刀具直径D及球冠SR公差采用-0101-0103较为恰当。(5)刀具切削参数问题为了确保刀具耐用度,避免刀具失效,我们进行了多次不同切削参数的试验。从表2可看出,走刀速度50mm/min,主轴转速800rpm时,刀具状况基本无磨损,加工粗糙度及尺寸精度较高。(6)其它示项为了确保刀具耐用度,避免刀具失效,整个加工过程必须分为粗、精加工,需要准备粗铣刀和精铣刀,精加工的加工余量选0110115mm比较合适。如果加工的半圆成型腔尺寸较小淬火前可不粗铣。尺寸较大时,工件须在淬火前可粗铣。精加工的加工余量应是但适当选大些,建议选0130140mm比较合适。4结语(1)采用数控铣结合成型刀具加工辊筒半圆成型腔是可以实现的,同时具有加工效率高,成本低,质量高等优点。592008年第42卷111994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.表2圆形玻璃饰品模具切削参数表加工工件工况加工孔径mm被加工材料材料热处理HRC走刀速度mm/min主轴转速rpm加工孔数刀具状况粗糙度Ra尺寸精度加工效率43Cr2Mo8V404550500200完好0.50.01较低43Cr2Mo8V404550800200完好0.60.011较高43Cr2Mo8V4045501100200轻微磨损0.80.012高43Cr2Mo8V4045501400200有磨损1.20.015将超差高43Cr2Mo8V4045502000200磨损严重1.2超差43Cr2Mo8V404550500850完好0.40.012较低43Cr2Mo8V404550800850轻微磨损0.50.014较高43Cr2Mo8V4045501100850有磨损0.80.015将超差高43Cr2Mo8V4045501400850磨损严重1.60.020将超差高43Cr2Mo8V4045502000850磨损严重,折断3.2超差(2)加工后必须经过模具钳工对孔型进行抛光处理,以保证顺利脱球。(3)由于玻璃制品技术的发展,将对辊筒的耐用度提出更高要求,提高材料淬火硬度是主要途径。当加工淬火硬度HRC4650的耐热合金钢模具时,还需要切削实验的验证,如果淬火硬度HRC5155,刀具材料可采用陶瓷刀具。(4)采用数控铣结合成型刀具加工辊筒半圆成型腔的方法可在其他型腔铣削上得到应用。参考文献1黄士萍.玻璃与玻璃制品生产加工技术及质量检验标准规范实务全书.三秦出版社,20032刘华明.刀具设计手册.机械工业出版社,19993陈世平,侯智,石军.淬硬模具高速铣削加工刀具技术分析.工具技术,20074钟启茂.基于HSM的氮铝钛涂层刀具切削性能研究.工具技术,2007第一作者:周学忠,自贡硬质合金有限责任公司模具分厂,643011四川省自贡市收稿日期:2008年4月盲孔直径的检测方法胡晓昌石家庄链轮总厂在传动行业里,大部分产品以中心通孔为基准,但也有许多产品以盲孔为基准。此类产品的基准孔公差要求比较严格,以7级为主。对于各类盲孔的检测,下面介绍几种方法。图1产品简图1直径小于等于60mm的产品盲孔的有效深度足够时,可用环规对内径百分表进行检测(见图1a)。对于盲孔深度浅的,内径表测头无法进入时,可用光滑极限塞规进行检测(见图1b)。光滑极限塞规的制作可按照量规设计手册标准并结合产品孔径公差设计。2直径大于60mm300m