精加工工艺改善成型和冲压刀具的质量

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在成型和冲压刀具的生产和精磨过程中精加工工艺（Schleppfinish）不仅替代了费力的油石手工抛光，而且还提高了切边和表面质量。这对工具的耐用时间和所加工的板材工件质量都有积极的影响。避免了在倒圆的时候损坏工具部件。

成型和冲压刀具用于弯曲、剪切、压制和深冲板材，因此主要用于汽车工业、家具制造业和电子工业。刀具边缘和表面受到有规律的磨损，特别是那些刀具部件，如成型冲头、凹膜和冲裁凸模。磨削磨损、压焊磨损和扩散磨损限制了刀具的使用寿命并会影响加工结果。

有规律的再重磨可以让刀具重新使用。这样可以使刀具边缘再次锋利、凹模里的压制面、冲头、推料器和材料喂入边缘恢复光洁，以便于成型加工工件达到稳定的最佳连续作业状态。一般情况下切削边用油石磨削。但是这种手工方法不能完全保证工艺的可靠性和质量的再现性。试验指出，一种机械切削边微倒圆从多方面看来都有明显优势。

图1 工件部件精加工工艺设备的配置要求边缘倒圆的准确的数据

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延长刀具使用寿命

以微米量倒过圆的边缘，加强了边缘的稳定性，阻止了切削瘤的形成，并且减少了在成型加工过程中热量的产生。这说明这项工艺延长了刀具的耐用时间，同时还改进了产品的技术和光学质量。这些可以通过精加工工艺来实现：其中一种叫做滑动磨削法，其起源于首饰工业的加工方法。

精加工工艺（Drag Finishing）是Otec在首饰工业中为了加工质量比较大、形状比较复杂的工件而开发出来的，如重的首饰环或表壳。在加工过程中，工件用一个专门的夹具装置固定并且通过一个装有专用粒料作为工艺材料的容器快速精磨。最大的优点是，能够在很短的时间里产生一个无毛刺的、光洁的或者是抛光的表面，而不会因相互碰撞损坏工件。

在对敏感的、特别坚硬的或形状复杂的工件进行可靠的精加工的基础上，本方法还有其他一些用途，如形状复杂刀具部件的手工再磨光一般说来非常费时，并且要求加工人员具有很高的专业水平。与此相比，精加工工艺不仅加工简单，处理迅速，而且提高了表面质量。

赋予贵重首饰以特殊光泽的要求同样也提高了刀具的质量水准。因为成型刀具相比之下更大也更重，所以精加工工艺机器要选择合适的尺寸参数。比较小的工件部件一般在旋转夹具中夹紧就可以了，相反较大的加工物料就需要固定在稳固的夹具中。通过固定工件的可控运动，排除了加工过程中因碰撞产生的损伤。理想的夹紧角度保证了通过工件表面的流量最佳化。（图2）

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图2 为了在深冲工具上有效使用精加工工艺，必须在成形面上制造一个磨制或抛光介质流
a 加工前的深冲工具 b加工后的深冲工具

一次性加工成功的秘密在于介质、旋转速度和刀具夹紧角度的最佳配合。对于冲压刀具要注意，切削边不要太多倒圆，一般说来8～10μm。一个这样精密的机械表面加工本身在专业领域里可以说是史无前例的。就连国际用户都被精加工工艺所达到的改善程度吸引。一位跨国电子企业集团的生产经理承认，到目前为止，尚不可能保持微米范围内的这种精确度。

优化表面质量提高生产率

细致的刀具及工件表面和结构分析显示出了成型工具的精加工工艺在生产过程中是怎样发挥作用的：

－ 打光工具粗糙尖端，并把尖端倒圆（见表）。这样成型可以费力小一点。要加工材料的断裂倾向降低了，因为在材料成型过程中通过更好的流动性可以更加充分地利用材料的延展极限。

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－刀具边缘的负荷部分通过打光粗糙尖端可增加95%。
－通过降低摩擦系数，减少刀具表面磨损，由此可以延长刀具耐用时间，通常能够使刀具使用寿命延长一倍。
－伴随粗糙度一起，刀具与工件之间的冷焊接倾向也降低了。这样可以减小推料和抛料力，从而降低因失误而造成的废品率。
－材料的纤维方向不会因为不平整的工件表面受到损害。
－ 精加工工艺提高了所加工的产品的表面质量（图3），而且能在较长的加工过程中保持稳定。

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图3 在优化表面基础上用深冲凸模取得显著改善的加工结果
a 带试验切边的深冲凸模 b 加工后的尺寸精度

与传统的加工方法，如流体打磨或手动加工相比，精加工工艺因其经济性而具有更高的价格优势。用精加工工艺设备加工，显然更加便宜、快速。所需要的加工时间从几秒钟，如冲压薄金属凸模，到最多2h，如起始粗糙度相当高的成型工具。总而言之，减少因维护工作造成的生产停滞，从而在改善所加工产品表面质量的同时提高生产设备的满负荷率。

成型和冲压刀具往往覆有一层硬质材料涂层，以便降低磨损。因此在工件表面会形成所谓的涂层介质块（Droplets）。精加工工艺除去了这种Droplets。在他们留下的小孔或凹痕中会在成型工艺中附着润滑物，如油。这样形成一层更好的润滑膜，从而明显提高工具的耐用时间。这一效果在成型和冲压刀具中都可以看到。（图4）

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图4 除去硬材质涂层加工中产生的Droplets后留下来的凹痕能够吸收润滑物（电子显微摄影）

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除去Droplets

对于已经讨论过的工艺参数中还要补充一点，那就是选择适当的工艺介质至关重要。六面粒料（S ix-Granulat）适宜作为抛光前粗糙表面的预加工，如硬金属刀具和工具钢的除毛刺和倒圆。为了同样的目的建议粗糙度小一些的表面用较硬的HSC粒料。未淬火的工具钢用胡桃壳粒料进行除毛刺、抛光和轻微的倒圆，还可以用它来为那些经过六面粒料和HSC粒料预处理后的硬金属工具钢和淬火的工具钢抛光。现场试验证明，用H1/100和H1/400（约30Vol.-% H 1/400）以及抛光膏P17的混合体是可靠的。

精加工工艺在刀具方面的使用几乎是没有界限的（图5）。一般说来，所有可以夹持固定的、长250mm、直径200mm以下的工件都可以加工。有可能留下机械磨损的、用于成型或切削金属或塑料的刀具，加了磨损保护层，从而获得了耐摩擦最佳化表面。对于作用部件，如赛车、航天航空技术用齿轮和零件来说，精加工工艺在优化表面方面是经济有效的。

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图5 一般说来，所有可以夹持的工件都可以用精加工工艺加工，包括切削刀具和作用部件

能够满足ISO/TS要求

经过精确倒圆后，冲压工具明显延长了耐用时间，因为边缘稳定性提高了很大程度。此外，切削边均匀精密的表面质量也明显提高了工件上的切削边缘的质量。到目前为止，一般用油石手动磨加工不能被视为符合ISO/TS16949工艺可靠性。原因在于，这样做没有恒定性，无法按标准规定重复实现其质量。同样半机械化加工方法如喷射、刷刮或流体研磨，都和手动加工一样，成本高，而且同样不能使再现结果最佳化。相反，精加工工艺在加工成本相对较低的情况下，能够达到最佳结果质量。主要是在大批量生产时，本方法具有决定性的优势。只需要低廉的时间、人员和成本费用就能把冲压、成型工具的切削边精确倒圆。这意味着，单件成本降低而生产效率提高了。其结果显著提高了生产力和经济性。

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