金属模具用的圆柱形配件加工系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于金属加工领域，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的加工方法为: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；此外，用单纯的超声滚压加工方法使其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。
【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，本实用新型提供一种金属模具用的圆柱形配件加工系统，通过该系统处理导柱、冲针等配件可以改善配件表面性能，提高表面精度与光洁度，提高加工效率。
[0006]本实用新型金属模具用的圆柱形配件加工系统包括: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；绝缘安装于所述尾座上的从动轴，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，该副卡盘和所述主卡盘用于夹持一圆柱形配件；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；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，通过该电刷能将脉冲电流导入所述圆柱形配件；带滚压头的超声滚压装置，用于对所述圆柱形配件的表层进行超声冲击滚压；及，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。
[0007]本系统可以连续完成淬火预处理后的圆柱形配件毛坯件的脉冲电流回火处理和车削加工，进而对车削后半成品同时进行电致塑性处理和超声冲击滚压处理。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。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、GCr 15等。
[0008]本系统中，所述第一、第二电刷装置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、床头箱或尾座相应部位。
[0009]所述第一电刷装置和所述第二电刷装置结构相同。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。
[0010]所述定时开关可以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。所述定时开关可以选用机械定时开关、电子定时开关等。实用时，所述定时开关串联于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对配件毛坯件车削加工的时间或对车削后半成品超声冲击滚压的总时间(单次滚压时间X次数)来设定。
[0011]所述超声滚压装置的超声振动频率为15000-60000HZ，超声振动振幅为5_50 μπι。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 μπι,硬度大于60HRCo
[0012]所述脉冲电源提供频率为50-10000HZ、脉宽为20-100 μ s的脉冲电流。
[0013]本金属模具用的圆柱形配件加工系统由车床改装而成，投资成本低。系统可以连续完成淬火预处理后的配件毛坯件的脉冲电流回火处理和车削加工，进而对车削后半成品同时进行电致塑性处理和超声冲击滚压处理。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。经过试验极大缩短了导柱等工件的生产周期，加工效率提高达30%，生产成本大大降低。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。
[0014]本加工系统采用磁力定位的电刷装置，可以安装(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、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，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】
[0015]图1为本实用新型由车床改进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；
[0016]图2为通过本系统处理后的GCrl5导柱与原有磨床加工的导柱表面宏观形貌对比示意图；
[0017]图3为通过本系统处理后的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】
[0018]下面结合图1和实施例对本实用新型做进一步说明。
[0019]参照图1，实施例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:
[0020]车床，该车床包含主轴、安装于该主轴的主卡盘21、尾座以及小滑板等；绝缘安装于所述尾座上的从动轴，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；以及，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。
[0021]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。所述第二电刷装置3’和所述第一电刷装置3结构相同。所述定时开关可安装在所述第一电刷装置的磁力定位底座31上，
[0022]磁力定位底座31包括座体、设置于该座体内的永磁体(未标示)、磁路