一种金属模具用的圆柱形配件加工方法及系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明属于金属加工领域，具体涉及一种金属模具用的圆柱形配件(如导柱、冲针等)加工方法及系统。
【背景技术】
[0002]模具配件指的是模具行业专有的用于冲压模具、塑胶模具或FA自动化设备上的金属配件的总称。模具配件包含有:冲针、冲头、导柱、导套、顶针、司筒、钢珠套、无给油导套、无给油滑板、导柱组件等。导柱是用于模具中，与组件组合使用以确保模具精准定位进行活动，并引导模具行程的导向元件。金属模具导柱使用过程中所遇到的最大挑战是其表面因磨损、疲劳、腐蚀等所导致的破坏和失效。因此，实际的工程应用对金属磨具导柱的表面硬度、耐磨性、精度与光洁度等都有较高要求。
[0003]如金属模具的导柱传统材料为20Cr类渗碳钢，其加工方法为:将粗加工好的毛坯件高温(920°C )渗碳6小时，低温(200°C )回火2小时，以提高导柱表面硬度与耐磨性；再经磨床加工达到使用要求的表面精度与光洁度。但由于整个渗碳工艺生产周期长，反应温度高，致使导柱的整体力学性能下降，且生产成本较高，生产效率低下。长期以来国内的金属模具导柱加工领域大都采用这种传统的生产工艺，模具导柱表面精度低、服役性能差及加工效率低生产成本高已成为制约我国装备制造业高速发展的瓶颈问题。
[0004]对于一些本身硬度很高或加工硬化严重的难加工金属材料来说，其表面往往是高硬度低塑性状态，其切削性能极差，车削加工后表面质量差，同时还大大降低了刀具使用寿命；如果单纯采用超声滚压加工方法使这类难加工材料表面产生强烈的塑性变形，进而在其表层获得较大深度且表面硬度很高的表面强化层是非常困难的，而本发明可以很好解决这类难加工材料难于形成深度较大的高硬度表面强化层这一业界共性问题。
【发明内容】
[0005]针对传统工艺制作金属模具用的导柱、冲针等圆柱形金属配件所存在的上述问题，本发明提供一种金属模具用的圆柱形配件加工方法及系统，以改善圆柱形金属配件表面性能，提高表面精度与光洁度，提高加工效率。
[0006]为达上述目的，本发明采用了下列技术方案:一种金属模具用的圆柱形配件(如导柱)加工方法，包括以下步骤:
[0007]I).对粗加工的圆柱形配件的毛坯件进行表面感应淬火预处理，在该毛坯件表面形成一定深度的淬硬层；
[0008]2).将具有淬硬层的毛坯件安装于支撑装置上，通过磁力定位的第一、第二两个电刷装置施加脉冲电流到所述毛坯件，通过脉冲电流对所述毛坯件表面的淬硬层进行回火处理；同时，对所述毛坯件进行车削加工，形成配件半成品；
[0009]3).由支撑装置带动所述配件半成品旋转，向所述配件半成品再次施加脉冲电流对它的表层进行电致塑性处理；同时，通过沿所述配件半成品轴向移动的超声滚压装置对所述配件半成品的表面进行超声冲击滚压，使所述配件半成品表层产生剧烈塑性变形，导致位错密度增大晶粒细化形成一定深度的强化层。
[0010]其中，所述支撑装置由车床的主轴、该主轴上安装的主卡盘、绝缘安装于尾座上的具有副卡盘的从动轴以及绝缘安装于小滑板上的刀架组成。所述毛坯件由所述主卡盘和所述副卡盘夹持并作周向转动，车削用的刀具安装于所述刀架上。
[0011]所述超声滚压装置也可安装于在所述车床的刀架上，且所述超声滚压设备具有滚压头，该滚压头以一定预紧力顶压在圆柱形配件表面，由超声滚压装置向圆柱形配件的表面加工区提供具有一定频率和振幅的超声振动。所述超声滚压装置的滚压头的曲率半径
4-50mm,表面粗糙度小于Ra0.05 μ m，硬度大于60HRC ；
[0012]步骤I)中，所述圆柱形配件的毛坯件的材质是中强度钢、高强度钢，如40Cr、GCrl5等。所述圆柱形配件是指金属模具用的导柱、针、冲头、导套、顶针等回转体配件。
[0013]步骤3)中，所述超声滚压装置的进给量为0.01-1.0OmmT \预紧压力为100-2000N，超声振动频率为15000-60000HZ，超声振动振幅为5_50 μ m ;所述配件半成品旋转线速度为10-150m.min 1O步骤3)中所述刀架上的超声滚压装置由小拖板带动沿所述配件半成品轴向移动，超声冲击滚压的次数为1-15次。
[0014]步骤2)和步骤3)中，所述脉冲电流参数为:频率50-10000HZ，脉宽20-100 μ S，平均电流密度0.1-10Α.mm 2，峰值电流密度0.5-100A ^mm20
[0015]优选实施例中，所述第一、第二电刷装置均由磁力定位底座、设置于该底座上的绝缘支架以及安装于该绝缘支架上的带所述电刷的刷杆组成。磁力定位底座由铝质座体和设置于该铝质座体内的永磁体组成。在所述第一电刷装置的磁力定位底座上安装一定时开关，该定时开关串联于提供所述脉冲电流的脉冲电源输出回路中用于控制脉冲电源输出时间。该定时开关的定时时间根据步骤2)中所述车削加工的时间或步骤3)中所述超声冲击滚压的总时间(单次滚压时间X次数)来设定。
[0016]上述加工方法可以通过以下金属模具用的圆柱形配件加工系统来实现。该加工系统包括:
[0017]车床，该车床包含主轴、安装于该主轴的主卡盘、尾座以及小滑板等；
[0018]从动轴，绝缘安装于所述尾座上，该从动轴的中心线与所述主轴的中心线重合；
[0019]副卡盘，安装于所述从动轴一端，该副卡盘和所述主卡盘用于夹持一圆柱形配件；
[0020]用磁力定位的第一电刷装置和第二电刷装置，两者绝缘安装于车床的床身上；
[0021]脉冲电源，其一输出端直接或通过定时开关与所述第一电刷装置的电刷连接，另一输出端直接连接所述第二电刷装置的电刷，通过所述第一、第二电刷装置的电刷将脉冲电流导入所述圆柱形配件；
[0022]超声滚压装置，具有滚压头，用于对所述圆柱形配件的表层进行超声冲击滚压；及，
[0023]绝缘安装于所述小滑板上的刀架，该刀架上安装有刀具和/或所述超声滚压装置。
[0024]其中，所述第一电刷装置由磁力定位底座、设置于该底座上的绝缘支架以及安装于该绝缘支架上的带所述电刷的刷杆组成；所述定时开关安装在所述第一电刷装置的磁力定位底座上，所述定时开关的一端子与所述第一电刷装置的电刷连接；所述第二电刷装置和所述第一电刷装置结构相同。
[0025]对于经过表面感应淬火后的预处理导柱毛坯件(圆柱形配件)，其表面往往是高硬度低塑性状态。本发明采用声电(脉冲电流与超声滚压)耦合的方法对其表面进行加工处理。通过脉冲电流的电致塑性效应、趋肤效应和热效应实现表面感应淬火预处理导柱毛坯件的表面淬硬层回火处理，并提高导柱表面塑性，能够极大改善工件切削性能，提高车削后工件表面质量。进一步向车削后导柱半成品再次施加脉冲电流对它的表层进行电致塑性处理；同时利用超声滚压处理使导柱半成品表面受到冲挤发生剧烈塑性变形，致使其表层位错密度增大，表层晶粒细化至亚微米到纳米尺度，形成表面强化层。脉冲电流的电致塑性效应、趋肤效应、热效应对表面强化层组织起到调节作用，显著降低导柱表层塑性变形抗力，促使变形表层发生动态回复或动态再结晶，使表层晶粒进一步细化，从而进一步提高表层硬度。由于表层加工硬化程度减少，次表层塑性变形能力增强，使晶粒细化层向表层内部扩展，强化层厚度进一步增强。
[0026]本发明方法适用于金属模具用导柱、针、冲头、导套、顶针等圆柱形配件的加工，特别是中强度钢、高强度钢材质(40Cr、GCr 15)的圆柱形配件的加工，利用表面淬火加电脉冲回火代替了传统模具导柱等(20Cr类钢)的渗碳加回火的处理工艺，大幅度降低导柱坯料等生产成本。
[0027]本加工系统由车床改装而成，可以使用上述方法加工导柱等，相比于传统的导柱加工工艺，本方法的优点如下:在保证导柱原有表层硬度的前提下，导柱表层整体力学性能、表面质量与表面光洁度有极大提高，导柱耐磨性、抗腐蚀性能和疲劳寿命得到有效改善。极大缩短了导柱的生产周期，提高了生产效率，降低了生产成本。
[0028]本加工系统采用磁力定位的电刷装置，可以通过磁力吸合到床身的导轨外侧面、设置于导轨外侧的附加铁板、床头箱及尾座等相应部位；由于其刷杆的安装位置能在绝缘支架的竖直长孔内可上下调节，刷杆与绝缘支架的夹角(45-135度)可调，使用调节方便，能够确保电刷的中心线与圆柱形配件的轴线处于同一平面内，实现两者的可靠电接触。
【附图说明】
[0029]图1为实施本发明方法的由车床改装加工系统的部分示意图；其中，11-超声滚压设备，12-滚压头，21-主卡盘，22-副卡盘，3-第一电刷装置，3’-第二电刷装置，5-脉冲电源，4-表面感应淬火预处理后的导柱毛坯件；
[0030]图2为按本方法处理后的GCrl5导柱与原有磨床加工的导柱表面宏观形貌对比照片;
[0031]图3为按本方法处理后的GCrl5导柱横截面沿表层厚度方向的硬度变化示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图1和实施方式对本发明做进一步说明。
[0033]参照图1，本发明金属模具用的圆柱形配件加工系统由车床改装而成。该系统包括:
[0034]车床，该车床包含主轴(图中未示出)、安装于该主轴的主卡盘21、尾座(图中未示出)以及小滑板(图中未示出)等；绝缘安装于所述尾座上的从动轴(图中未示出)，该从动轴的中心线与所述主轴的中心线重合；安装于所述从动轴一端的副卡盘22，该副卡盘和所述主卡盘用于夹持一圆柱形配件4;用磁力定位的第一电刷装置3和第二电刷装置3’，两者绝缘安装于车床的床身上；脉冲电源5，其一输出端(+端)直接或通过定时开关与所述第一电刷装置3的电刷3连接，另一输出端(-端)直接连接所述第二电刷装置3’的电刷，通过该电刷能将脉冲电流导入所述圆柱形配件4 ;具有滚压头12的超声滚压装置11，用于对所述圆柱形配件4的表层进行超声冲击滚压；
[0035]绝缘安装于所述小滑板上的刀架(图中为示出)，该刀架上安装有刀具(图中未示出)和/或所述超声滚压装置。
[0036]其中，所述第一电刷装置3由磁力定位底座31、设置于该底座上的绝缘支架34以及安装于该绝缘支架34上的带电刷36的刷杆35组成。所述定时开关(图中未示出)可安装在所述第一电刷装置的磁力定位底座31上，所述第二电刷装置3’和所述第一电刷装置3结构相同。
[0037]磁力定位