外文翻译 - 使用球面磨削和球面抛光工艺进行塑料注射模具钢的自动化表面精加工.docVIP

附录 附录1 附录2 使用球面磨削和球面抛光工艺进行塑料注射模具钢的自动化表面精加工 摘要 这次调查研究了在CNC加工中心上，自由曲面的塑料注射模具钢PDS5使用自动化球面磨削和球面抛光表面精加工工艺的可能性。磨具刀架的设计及制造在这次研究中已经完成。塑料注射模具钢PDS5在加工中心上使用田口正交阵列法确定最佳表面磨削参数。塑料注射模具钢PDS5的最佳表面磨削参数包括了研磨料材料PA Al2O3、磨削速度18000rpm、磨削深度20μm和进给率50mm/min。通过使用表面磨削最佳参数，样本的表面粗糙度Ra能被提高到1.60μm~ 0.35μm。而通过使用最佳表面抛光参数的球面抛光工艺，表面粗糙度能更进一步提高到0.343μm~ 0.06μm。接连对精铣的自由曲面模具镶件应用最佳表面磨削和抛光参数，自由曲面上受测区的表面粗糙度能被提高到2.15μm~ 0.07μm。 关键词 自动化表面精加工；球面抛光工艺；磨削工艺；表面粗糙度；田口法 [1]中被介绍。自动化表面精加工系统所用的球形磨削工具的精加工模型在[2]中被拓展。磨削速度、背吃刀量、进给率和砂轮性质例如研磨料材料和研磨颗粒大小是球面磨削工艺的主要参数，如图1所示。注射磨具钢的最佳球面磨削参数还没有理论上的调查研究。 近年来，对于球面抛光工艺最佳参数的确定做了一些研究（2）[3-6]。抛光加工可以通过加工中心[3，4][5，6]200mm/min、抛光力300N和进给量40μm[7]。使用最佳球面抛光参数的被抛光表面的透入深度为2.5微米。经过抛光加工的表面粗糙度的一般提高40%到90%[3–7]。 图1 球面磨削工艺的原理图图2 球面抛光工艺的原理图 本次研究的目的是为了发展自有曲面塑料注射模具在加工中心上使用的球面磨削和球面抛光的表面精加工工艺。使用球面磨削和球面抛光工艺进行自动化表面精加工的流程图，如图3所示。我们开始设计并制造能在加工中心上使用的球面磨削工具及其相关设备。表面最佳球面磨削参数通过使用田口正交阵列法决定。田口L18矩阵实验选择了四个因素和三个相应标准。表面磨削的最佳球面磨削参数适用于自有曲面零件的表面精加工。为了提高表面粗糙度，经过磨削的表面还要进一步抛光，并使用最佳球面抛光参数。 图3 使用球面磨削和球面抛光工艺进行自动化表面精加工的流程图 2 球面磨削工具及其相关设备的设计 为了能够实现自由曲面的球面磨削加工，球磨的中心应与加工中心的Z轴相一致。已安装的磨削工具及其设计好的调整设备，如图4所示。电磨轮用两个可调枢轴螺钉安装在刀架上。磨球中心在校准元件锥形槽的帮助下精确对准。已经对准的磨球通过两个可调枢轴螺钉固定；然后，可将校准元件移除。通过CNC坐标测量机测量的球磨中心坐标与柄部中心坐标的偏差大约是5μm。由床身振动引发的力通过螺旋弹簧吸收。已安装的球面加工磨削工具与球面抛光工具，如图5所示。球面磨削加工和球面抛光加工都通过主轴锁定机构将主轴锁住。 图4 球面磨削工具及其调整设备的原理图图解 图5 a球面磨削工具照片 b球面抛光工具照片 1、2、3SiC）、白刚玉（Al2O3，WA铬刚玉Al2O3，PA表1 实验要素及其状态 ,理论最佳型,既大且精密型,订单型,等等[8]。信噪比（S/N）被用作优化产品或工艺设计的目标函数。磨削表面的表面粗糙度值由于磨削参数的合理组合应该比原表面更小。因此，球面磨削加工是既小且精密型的典型。S/N比η由以下等式决定[8]： 其中： yi：在不同噪音条件下质量特性的观察值 n：实验次数 在根据来自L18正交阵列的实验数据计算出S/N比后，通过使用方差分析（ANOVA）技术和F比率检定[8]。根据等式1，既小且精密型问题的最佳策略是最大化η。当选择η最大值时，要素对η有重要影响。然后球面磨削的最佳条件可以被确定。 4 实验过程与结果 用于这次研究的材料是PDS5工具钢（同AISI P20）[9]，这种钢普遍用于汽车零部件和家用电器领域的大型塑料注射产品的模具，硬度大约在HRC33（HS46）之间[9]。这种材料的一个特点就是在机械加工之后，由于其特殊的预处理，模具可以不经过热处理直接进行进一步的精加工。设计并制造出样品以便于将其安装在测力计上用来测试反作用力。粗略地制造出PDS5的样品后将其安装在测力计上从而测量由Yang-Iron公司制造，并装备了FANUC公司NC控制器（0M型）[10]的三轴加工中心在精铣所产生的力。预处理过的表面粗糙度通过Hommelwerke T4000设备的测量大约在1.6μm左右。图6展示了球面磨削加工的实验装置。Renishaw公司制造的MP10触发式探头也与加工中心的刀具库结合起来从而测量并决定磨削样品的协调点。球面抛光轨迹所需NC编码由PowerMILL