【正文】 as designed and manufactured. The optimal spherical grinding parameters for surface grinding were determined by conducting a Taguchi L18 matrix experiments. The optimal spherical grinding parameters for the plastic injection mold steel PDS5 were the bination of the abrasive material of pink aluminum oxide (Al2O3, PA), a feed of 50 mm/min, a depth of grinding 20 μm, and a revolution of 18 000 rpm. The surface roughness Ra of the specimen can be improved from about μm to μm by using the optimal spherical grinding conditions for surface grinding. By applying the optimal surface grinding and burnishing parameters to the surface finish of the freeform surface mold insert, the surface roughness improvements were measured to be ground surface was about % in terms of ground surfaces, and about % in terms of burnished surfaces. Acknowledgement The authors are grateful to the National Science Council of the Republic of China for supporting this research with grant NSC 892212E011059. 基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理 摘要 本 文 研究 了 注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序 的 可能性 ，這種 注塑模具鋼 PDS5 的塑 性 曲面 是在 數(shù)控加工中心 完成的。 用優(yōu)化 的 參數(shù) 進行 表面研磨 ， 表面粗糙度 Ra值 可由大約 微米改善至 微米 。 注塑成型 對于 塑料制品 是 一個重要 工藝。 自動化表面研磨加工工具 的 幾何模型 將 介紹 。 圖 1 球面研磨過程示意圖 近年來 ， 已 經(jīng) 進行了一些研究 ， 確定 了 球 面 拋光工藝 的 最優(yōu)參數(shù) (圖 2) （ 球 面 拋光過程示意圖 ）。 注塑模具鋼 PDS5 的 表面拋光的參數(shù)優(yōu)化 ， 分別結(jié)合 了 油脂潤滑劑 ， 碳化鎢球 ,拋光速度 200 毫米 /分鐘 ,拋光力 300 牛， 40微米 的進給量。 表面光潔度 的 球研磨與球拋光 的 自動化流程工序 ，如圖 3所示。 用 最佳參數(shù)進行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度 要求較高的 注塑模具 。 電動磨床展開 了 兩個 具有 可調(diào)支撐螺絲 的 刀架 。 機床的 機械振動 力 是 被 螺旋彈簧 所 吸 收 。 為了配合上述球面研磨參數(shù) ，該材料磨料 的研磨 球 (直徑 10 毫米 ),進給速率， 研磨 深度 ,在次研究中 電氣磨床被 假定為 四個因素 ， 指定為 從 A 到 D（見表 1 實驗因素和水平 ）。 表 1實驗因素和水平 因素 水平 1 2 3 A. 碳化硅 白色氧化鋁 粉紅氧化鋁 B. 50 100 200 （ 181。 因此 ,球面研磨過程 屬于工程問題中的 小 而好類型。 最優(yōu)條件可 視 研磨球 而 待定 。式樣 的設(shè)計和制造 ,應(yīng) 使 它 們可以安裝在底盤 ，來 測 量相應(yīng)的反力。 一個由 Renishaw 公司 生產(chǎn)的 視頻觸摸觸發(fā)探頭 ，安裝在 加工中心 上，來 測量 和 確定和原 始式樣的 協(xié)調(diào) 。 加工中心 數(shù)控機床 電腦 表 2 PDS5試樣 光滑 表 層的 粗糙度 實驗 序號 A B C D ? ?my?1 ? ?my?2 ? ?my?3 S/N(η(dB)) Mean ? ?my?_ 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 10 1 1 2 2 11 1 2 3 3 12 1 3 1 1 13 2 1 1 3 14 2 2 2 1 15 2 3 3 2 16 3 1 3 1 17 3 2 1 2 18 3 3 2 3 圖 7 控制影響因素 球面研磨工藝的目標(biāo)，就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值，來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達到最小。 信噪比 控制因素 表 3 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù) 因素 水平 白色氧化鋁 50mm/min 20μ m 18000rpm 從田口矩陣實驗 獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，適用于曲面光滑的模具，從而改善表面的粗糙度。 緊接著 ,使用 打磨拋光的最佳參數(shù) ，來對光滑曲面進行拋光工藝，進一步改善了被測物體的表面粗糙度。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了：()/=％，拋光表面的粗糙度改善了： ()/=％。對于 PDS5 注塑模具鋼 的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合： 材料的磨料 為 粉紅氧化鋁 ，進給量 料 500 毫米 /分鐘 ， 磨削深度 20微米，轉(zhuǎn)速為 18000RPM。 。應(yīng)用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù)，來加工模具的內(nèi)部光滑曲面，可使模具內(nèi)部的光滑表面改善 ％ ，拋光表面改善 ％。 設(shè)計和制造了 球 面 研磨 裝 置 (及其 對準(zhǔn)組件 )。 模具 內(nèi)部的 表面粗 糙度 用 hommelwerket4000 設(shè)備 來測量。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心，由 PowerMILL 軟件來 模擬測試 。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得 η 的值達到最大。 這些代碼經(jīng) 過 RS232 串口界面 ，可以傳送到 裝有 控制器的數(shù)控加工中心 上 圖 6 完成了 L18 型 矩陣實驗后， 表 2 （ PDS5 試樣 光滑 表 層的 粗糙度 ） 總結(jié)了 光滑 表面 的 粗糙度 RA 值 ， 計算 了每一個 L18 型 矩陣實驗的信噪比（ S/N） ,從而 用 于方程（ 1）。 用 hommelwerket4000 設(shè)備 來 測量前 機加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可達到 微米 。 該材料的硬度約 HRC33(HS46)。 優(yōu)化 小而好類型的工程問題 問題更是盡量 使 η 最大而 定 。 信噪比 (S/N)的 比值 ，常 作為目標(biāo)函數(shù) 來 優(yōu)化產(chǎn)品或 者 工藝設(shè)計 。 挑選三類磨料 ,即碳化硅 ,白色氧化鋁 ,粉紅氧化鋁 來 研究 . 這 三個數(shù)值的 大小取決于 每個因素 實驗結(jié)果。為使 球面磨削加工和拋光加工 的進行， 主軸 通過 球鎖機制 而被 鎖 定。 擁有磨床 的 球接軌 ,當(dāng) 兩個可調(diào)支撐螺絲被收緊 時，其后的 對準(zhǔn)部件 就 可以拆除 。 圖 3自動球面研磨 與 拋光工序 的 流程圖 二、球研磨的設(shè)計和對準(zhǔn)裝置 實施過程中可能出現(xiàn)的曲面 的 球研磨 ,研磨球 的中心應(yīng)和 加工中心 的 Z 軸 相一致。 利用田口正交法 ， 確定了表面球研磨最佳參數(shù) 。 通過拋光 工藝， 表面粗糙度 可以 改善大致為 40％ 至 90％。 拋光的 工藝 的過程 是由 加工中心 和 車床 共同完成的。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ，進給速率和 砂輪 尺寸 、研磨材料特性 （ 如磨料粒度 大?。?是球形研磨 工藝 中 主要的 參數(shù) ，如圖 1（ 球面研磨過程示意圖 ） 所示。 加工工 藝 如 球面 研磨 、拋光常用于 改善表面光潔度 。在 模具 內(nèi)部 曲面的測試部分 ， 用最佳參數(shù) 的 表面研磨、拋光 ， 曲面表面粗糙度就可以提高約 微米到 0 微米 。 最佳表面研磨參數(shù) 是在 鋼鐵 PDS5 的