專利名稱：：一種金屬模具的數(shù)控電解拋光方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于制造業(yè)的先進制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種金屬模具的快速拋光方法及拋光裝置。
背景技術(shù)：
：金屬模具的形狀精度及表面粗糙度直接影響著成形加工產(chǎn)品的質(zhì)量。金屬模具的傳統(tǒng)加工工序主要包括銑削加工、研磨及拋光。其中研磨和拋光是決定金屬模具質(zhì)量的重要工序。這一工序當(dāng)前在很大程度上依靠手工加工，在金屬模具制造成本中所占比例也較大，拋光時間可達到整個金屬模具加工周期的1/3，急需實現(xiàn)自動化以提高效率。傳統(tǒng)數(shù)控加工模具的表面殘留著等間距進給的加工痕跡，研磨拋光加工的目的就是去除機械加工的殘留痕跡，達到要求的較高的形狀精度和表面粗糙度。研磨拋光加工作為銑削加工的后續(xù)工序，通常采用手工操作，對工人熟練程度要求較高。它要求在加工余量很小的條件下，修正形狀誤差，減小表面粗糙度值，達到加工要求。對于金屬板料拉延成型快速金屬模具，比較成功的是電弧噴涂金屬模具，金屬電弧噴涂快速制模的母模一般是采用石膏等非金屬模型，金屬噴涂模具的表面質(zhì)量完全取決于石膏母模的表面質(zhì)量，而石膏屬于低硬度、低強度材料，不可能達到金屬表面質(zhì)量，表面粗糙度一般在Ral030pm，金屬型殼的復(fù)制工藝形成的特點決定了金屬噴涂模具表面的粗糙度也在Ra1030nm，這樣的表面狀態(tài)還不能作為高等級的汽車覆蓋件模具使用。一般都是通過手工拋光的方法來改善模具的表面粗糙度。因此，通過數(shù)控電解拋光工藝，對金屬模具表面進行快速精加工處理，可快速改善金屬模具表面粗糙度，提高模具等級。中國專利ZL200710148276.4"用于電解拋光的電解液以及電解拋光方法"，內(nèi)容為一種用于電解拋光的電解液，在施加低電壓時可以提供具有高平整特性的加工表面，同時保證對導(dǎo)電材料較高的加工速率，并且可以去除不必要的導(dǎo)電材料并暴露阻擋膜，而不導(dǎo)致碟陷、過蝕或阻擋膜與金屬導(dǎo)電材料之間的界面處的蝕刻。用于工件的表面導(dǎo)電材料的電解拋光的電解液由水溶液構(gòu)成，其成分中包括至少一種有機酸或其鹽、至少一種具有磺酸基的強酸、緩蝕劑和水溶性聚合物化合物。美國Jumer,JohnF.專禾U，Methodforcontainerlessportableelectro-polishing(專利號US4330381)。該專利是對金屬表面先進行機械打磨，然后對打磨過的金屬表面進行電解拋光。不論是使用手工進行拋光或者是先進行機械打磨后再使用電解拋光的加工方法，都存在拋光時間長，精度等級不高與效率低的問題，尤其是對于表面質(zhì)量狀況要求比較高的模具來說，更是難于滿足需要。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的拋光時間長，精度等級不高與效率低，難于滿足表面質(zhì)量狀況要求比較高的模具需要的情況，本發(fā)明提供一種新型的電解拋光工藝和裝置。該方法使用數(shù)控電解拋光機床、電解拋5光電源、軟氈輪，電解液以及磨粒等工具，對金屬模具表面進行電解拋光處理，實現(xiàn)快速拋光。其技術(shù)方案如下一種金屬模具的數(shù)控電解拋光的裝置，該裝置包括數(shù)控電解拋光機床，拋光電源，電解拋光陰極，電解液容器及電解液，磨粒，設(shè)置在電解液容器底部的超聲波發(fā)生裝置，連接管路及操作系統(tǒng)，拋光電源通過導(dǎo)線與數(shù)控電解拋光機床與電解拋光陰極相連接，陰極連接軟氈輪，電解拋光的軟氈輪設(shè)置在可以在X、Y、Z三個方向上任意轉(zhuǎn)動或者移動的數(shù)控電解機床的主軸上。在電解液容器內(nèi)盛有電解液，設(shè)置在容器底部的超聲波發(fā)生裝置，與容器內(nèi)盛的電解液被容器的底部所隔開。'在超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的高頻振蕩信號作用下的電解液中懸浮著摻入電解液中的磨粒。進水管路一端連接電解液容器，另一端連接金屬模具的型面，出水管的一端從電解液容器中一直延伸到被拋光模具表面的液體輸出門P一種模具的數(shù)控電解拋光的方法，包括下列步驟1)電解液的配制將電解質(zhì)按重量百分比為15%的NaN03、2%的NaCl，其余為水的混合物攪拌溶解，加入240#綠碳化硅磨粒，重量百分比為1~5%，利用超聲波發(fā)生裝置使其240#綠碳化硅磨粒在電解液中呈現(xiàn)懸浮的狀態(tài)；'2)陽極的準(zhǔn)備對待拋光的模具表面或者零件進行手工打磨處理，去除表面殘留的雜質(zhì)或者銹跡，并對表面使用清水進行清洗；3)陰極的準(zhǔn)備陰極采用芯部為金屬桿的軟氈輪，并安裝到電解拋光機床的主軸上；4)電解拋光在金屬模具表面，通過管道引入配置好的電解液，采用旋轉(zhuǎn)軟氈輪打磨模具表面或者零件表面，拋光時間視表面質(zhì)量情況而定，進行電解拋光，并及時清理掉電解液；5)后處理對經(jīng)電解拋光后的模具表面或者零件表面用清水或酒精清洗，并立即烘干。本數(shù)控電解拋光裝置電解拋光質(zhì)量好，速度高。相比傳統(tǒng)的機械拋光和化學(xué)拋光，電解拋光的速率可以提升數(shù)倍乃至數(shù)十倍，縮短了拋光所需要的時間。使整個模具制造過程縮短1/3以上，且拋光后的工件表面粗糙度能夠達到0.2pm以下。圖1是自行開發(fā)的電解拋光裝置及電解電源的示意圖。具體實施方法下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明-——壬^招-目66^fr松由&2"fcWi4JA66;^罷f;n閱1SffS-;女勝罟右l;):壬.縣數(shù)控拋光機床1，用于電解的拋光電源2，拋光陰極3，拋光電解液容器4，懸浮有磨粒的拋光電解液5，設(shè)置在電解液容器4底部的超聲波發(fā)生裝置6，電解液與拋光工作臺的連接管道7、8，數(shù)控拋光機床的主軸9，對模具表面進行拋光的軟氈輪10，需要拋光的金屬模具11，是數(shù)控電解拋光機床工作臺12。在本發(fā)明的裝置中，拋光電源2通過導(dǎo)線與數(shù)控電解拋光機床1與電解拋光陰極相連接，陰極連接軟氈輪10，電解拋光的軟氈輪10設(shè)置在可以在X、Y、Z三個方向上任意轉(zhuǎn)動或者移動的數(shù)控電解機床的主軸9上。電解拋光陰極3與拋光的軟氈輪10相連接，在本發(fā)明的裝置中，還包含有操作系統(tǒng)。在電解液容器4內(nèi)盛有電解液5，設(shè)置在容器4底部的超聲波發(fā)生裝置6，與容器內(nèi)盛的電解液被容器4的底部所隔開。在超聲波發(fā)生裝置6發(fā)出的高頻振蕩信號作用下的電解液5中懸浮著摻入電解液中的磨粒。需要拋光加工的模具11被固定在數(shù)控電解拋光機床工作臺12上。進水管路7—端連接電解液容器4，且接近電解液容器的底部，另一端連接金屬模具的型面或者工作臺12的出水口；出水管8的一端從電解液容器4中接近底部位置一直延伸到被拋光模具側(cè)面的液體輸出口上。設(shè)置于主軸9上的軟氈輪10用于吸附拋光加工過程中使用的電解液，起到通電腐蝕效果，同時它的旋轉(zhuǎn)可以打破鈍化膜，保證拋光效果；電解液針對不銹鋼及碳鋼類材料選用鹽液類拋光液，針對鋅及鋅基合金類材料選用酸液或堿液；磨粒一般選用碳化硅或剛玉拋光粉，粒度一般為120~480目。超聲波發(fā)牛裝置由超聲波發(fā)牛裝置6發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩而傳播到介質(zhì)，使磨粒在電解液中懸浮。數(shù)控拋光機床的工作臺12上擺放需要電解拋光的金屬模具11，在金屬模具11的周圍安裝有電解液收集裝置。拋光電源2提供穩(wěn)定的電流和電壓，陰極3連接軟氈輪10，陽極連接待拋光金屬模具11。拋光電解液容器4中盛放電解液5和磨粒，容器下為超聲波裝置6，保證磨粒在電解液5中的懸浮，液泵將電解液5抽取通過管道7引入到軟氈輪10的邊沿及模具表面，使用過的電解液5通過管道8返回到電解液容器4中。數(shù)控拋光機床1的三軸工作臺12保證軟氈輪10沿著被拋光金屬模具11的表面曲線進行拋光。一種模具的數(shù)控電解拋光的方法，其特征在于，包括下列步驟1)電解液的配制將電解質(zhì)按重量百分比濃度為15%的NaNCb、2%的NaCl,其余為水的混合物攪拌溶解，加入240#綠碳化硅磨粒，其重量百分比為15%，利用超聲波發(fā)生裝置保證使其240#綠碳化硅磨粒在電解液中呈現(xiàn)懸浮的狀態(tài)；2)陽極的準(zhǔn)備對待拋光的零件進行手工打磨處理，去除表面殘留的雜質(zhì)或者銹跡，并對表面采用清水進行清洗；3)陰極的準(zhǔn)備選用芯部為金屬桿的軟氈輪，并安裝到電解拋光機床的主軸上；4)電解拋光在金屬模具表面，通過管道引入配置好的電解液，采用旋轉(zhuǎn)軟氈輪打磨零件表面，拋光時間視表面情況而定，進行電解拋光，并及時清理掉電解液；5)后處理對拋光后的表面用清水或酒精清洗，并立即烘干。利用本發(fā)明的方法對模具表面進行電解拋光處理，在電解和磨粒的作用下，對金屬模具表面進行精加工處理，拋光后的表面無波紋、光滑且所有方向一致，可以達到較高的拋光速度，改善金屬模具表面粗糙度，提高模具等級，適用于大面積曲率變化不大的自由曲面，例如轎車外覆蓋件模具的加工。權(quán)利要求1.一種金屬模具的數(shù)控電解拋光的裝置，該裝置包括數(shù)控電解拋光機床(1)，拋光電源(2)，電解拋光陰極(3)，電解液容器(4)及電解液(5)，磨粒，設(shè)置在電解液容器(4)底部的超聲波發(fā)生裝置(6)，連接管路(7、8)及操作系統(tǒng)，拋光電源(2)通過導(dǎo)線與數(shù)控電解拋光機床(1)與電解拋光陰極(3)相連接，其特征在于陰極(3)連接軟氈輪(10)，電解拋光的軟氈輪(10)設(shè)置在可以在X、Y、Z三個方向上任意轉(zhuǎn)動或者移動的數(shù)控電解機床的主軸(9)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬模具的數(shù)控電解拋光裝置，其特征在于在電解液容器(4)內(nèi)盛有電解液(5)，設(shè)置在電解液容器(4)底部的超聲波發(fā)生裝置(6)，與容器內(nèi)盛的電解液(5)被容器(4)的底部所隔開。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬模具的數(shù)控電解拋光裝置，其特征在于在超聲波發(fā)生裝置(6)發(fā)出的高頻振蕩信號作用下的電解液(5)中懸浮著摻入電解液(5)中的磨粒。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬模具的數(shù)控電解拋光裝置，其特征在于進水管路(7)—端連接電解液容器(4)且接近電解液容器的底部，另一端設(shè)置在金屬模具(11)的型面，且出水口接近電解拋光的軟氈輪(10);出水管(8)的一端從電解液容器(4)中-一直延伸到被拋光模具側(cè)面的液體輸出口上。5.—種金屬模具的數(shù)控電解拋光的方法，其特征在于，包括下列步驟1)電解液的配制將電解質(zhì)按重量百分比為15%的NaNCb、2%的NaCl，其余為水的混合物攪拌溶解，加入240#綠碳化硅磨粒，重量百分比為15%，利用超聲波發(fā)生裝置使其240#綠碳化硅磨粒在電解液中呈現(xiàn)懸浮的狀態(tài)；2)陽極的準(zhǔn)備對待拋光的模具表面或者零件進行手工打磨處理，去除表面殘留的雜質(zhì)或者銹跡，并對表面使用清水進行清洗；3)陰極的準(zhǔn)備陰極采用芯部為金屬桿的軟氈輪，并安裝到電解拋光機床的主軸上；4)電解拋光在金屬模具表面，通過管道引入配置好的電解液，采用旋轉(zhuǎn)軟氈輪打磨模具表面或者零件表面，拋光時間視表面質(zhì)量情況而定，進行電解拋光，并及時清理掉電解液；5)后處理對經(jīng)電解拋光后的模具表面或者零件表面用清水或酒精清洗，并立即烘干。全文摘要本發(fā)明的目的在于，提供一種新型的模具數(shù)控快速電解拋光方法和裝置。該方法采用數(shù)控電解機床、電解拋光陰極、電解電源、電解液容器、超聲波發(fā)生裝置以及電解液組成的數(shù)控電解拋光裝置，對金屬模具表面進行電解拋光處理，實現(xiàn)快速拋光。在整個電解拋光過程中涉及到的發(fā)明裝置是數(shù)控電解拋光設(shè)備，對金屬模具表面進行精加工處理，拋光后的表面無波紋、光滑且所有方向一致，可以達到較高的拋光速度，改善金屬模具表面粗糙度，提高模具等級，適用于大面積自由曲面，例如轎車外覆蓋件模具的加工。文檔編號B23H5/08GK101524777SQ20091002130公開日2009年9月9日申請日期2009年2月27日優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日發(fā)明者何仲云,盧秉恒,軍洪,智王,王伊卿,趙萬華申請人:西安交通大學(xué);快速制造國家工程研究中心