1　磨削加工
　　根據模具零件的外觀形狀不同，工藝過程大致為:粗加工→熱處理(淬火、調質)→精磨→電加工→鉗工(表面處理)→組配加工。
　　1.1　磨削加工的特點
　　磨削的全過程表現為力和熱的作用。磨削時砂輪與工件間發生摩擦作用和切削作用，在砂輪和工件上分別作用著大小相等、方向相反的力，這種相互作用的力稱為磨削力。磨削時由于摩擦和切削，產生的熱量傳入砂輪、磨屑或被切削液帶走，然而砂輪是熱的不良導體，因此幾乎80%的熱量傳入工件和磨屑，磨削區域的瞬間溫度可達1000℃的高溫而燒傷工件的表層。故磨削時特別注意冷卻液對工件的冷卻，減小磨削過程中的摩擦，降低磨削熱，保證零件加工的質量。
　　1.2　磨削加工缺陷分析
　　由于磨削和熱處理工藝不合理，磨削后，引起工件表面退火、燒傷、磨削裂紋和殘余應力，模具在循環載荷作用下，微裂紋擴張，最后導致疲勞失效。如磨削速度過快引起金屬燒傷；用鈍的或重載砂輪磨削或使用過細的砂輪和冷卻劑使用不當引發磨削裂紋等。
　　1.2.1　磨削燒傷的主要原因
　　工件在磨削時產生磨削熱，在磨削區會產生局部瞬時達1000℃的高溫，使工件表層金相組織局部發生變化，并在某些部分出現變色現象即磨削燒傷。故引起模具磨削燒傷的主要原因是磨削熱，而影響磨削熱的因素很多，如磨削工藝系統的剛性不足，磨床工作臺進給運動不均勻，工件加工余量的不均勻，砂輪的特性及其磨損程度等等，將引起砂輪與工件之間產生振動，加工時徑向進給量過大，砂輪與工件接觸區增加，都會影響切削區的溫度。
　　1.2.2　磨削裂紋的主要原因

圖1　磨削裂紋

圖2　型腔尖角處磨削裂紋
　　淬火零件在磨削加工后出現很細很淺的裂紋，稱為磨削裂紋，如圖1、2所示。
　　磨削裂紋多與磨削方向垂直，有時也呈網狀，或稱龜裂。其深度在0.03mm以內。細小的磨削裂紋難于用肉眼觀察，需用磁粉探傷或稀硝酸冷侵蝕才能顯示。這些磨削裂紋即使可以通過輕磨予以去除，但危害猶存，常導致模具在服役中早期失效。模具熱處理后磨削裂紋的產生和模具的材質、熱處理后的馬氏體晶粒度和殘余奧氏體量、回火后的殘余應力、磨削加工工藝等有關。
　　(1)模具材質的影響。模具材料中存在著嚴重的碳化物偏析，特別是高碳鋼(Cr12等)模具鋼中網狀碳化物、帶狀碳化物、塊狀碳化物等，破壞了基體組織的連續性，磨削時最易導致磨削裂紋的出現。
　　在磨削淬硬鋼時，冷卻充分，表面層產生二次淬火，部分殘余奧氏體轉變為馬氏體，而馬氏體比容較大，比容增加，表面產生壓應力；如果磨削冷卻不好，或不用冷卻液，表面產生回火，發生馬氏體轉變，表面產生拉應力(如γ-Fe轉變為α-Fe時鐵的體積會膨脹1%)，這些應力(殘余應力可達到500～1000MPa)，如果超過材料的屈服極限時，便產生磨削裂紋。
　　(2)材料熱處理工藝的影響。模具鋼淬火溫度過高會增加鋼中馬氏體針的長度，降低了材料的強韌性，增加了材料的脆性。另外，由于淬火溫度過高，增大了淬火內應力，導致模具磨削時出現裂紋。模具淬火后殘余奧氏體過多，在磨削加工時，由于砂輪和工件劇烈摩擦而產生大量熱，使模具表面溫度升高，促使殘余奧氏體向馬氏體轉變，產生較大的組織應力，產生磨削裂紋。
　　(3)回火后的殘余應力的影響。模具經熱處理淬火后未立即回火，淬火溫度過高，有網狀碳化物，回火后未回火馬氏體或殘余奧氏體過多，在磨削時都會產生相變，產生應力使工件表層產生裂紋。模具淬火、回火后殘余應力越大，經過磨削時，殘余應力和磨削應力迭加值越大，當迭加應力超過材料的強度極限時，模具磨削表面即出現裂紋。
　　(4)磨削工藝不當引起磨削裂紋。模具在磨削加工時，砂輪的砂粒刃口與工件進行摩擦切削，磨削時進給量越大，刃口切削能力越差，則殘留切削應力越大；另外，砂輪與模具劇烈摩擦會產生大量熱，砂輪硬度越高，磨削速度越快，產生的熱量越大，當急劇冷卻時，就會產生磨削熱應力，溫升越高，熱應力越大。由于模具表層溫度升高到臨界點以上，淬火后的組織也會發生轉變，又會產生組織應力，多種應力綜合超過模具材料強度極限，便會引起模具表層產生磨削裂紋。
　　2　減少磨削加工缺陷的措施
　　表面燒傷和產生磨削裂紋是影響模具壽命的主要原因。為了減少磨削引起工件表面退火、燒傷、磨削裂紋和殘余應力等缺陷，應針對產生缺陷的原因，有的放矢。
　　2.1　磨削燒傷缺陷的對策
　　防止磨削燒傷，主要是在磨削加工過程中減少熱量的產生，加速磨削熱的傳出，保證零件加工的質量。
　　(1)提高磨床工作臺進給系統的穩定性，保證軸承接觸剛度，減小砂輪與工件之間的振動，可以避免磨削燒傷。
　　(2)提高工件速度，減少徑向進給量，減少砂輪和工件的接觸面積，或者減小工件的磨削余量，并在去除余量后，進行無進給空磨幾次，可以防止磨削燒傷。
　　(3)合理選擇和修整砂輪，防止磨削燒傷。粗粒度、低硬度的砂輪自礪性好，可降低切削熱。選用粗粒度砂輪比細粒度砂輪的切削力強，產生的切削熱少。能自礪的砂輪，使砂輪始終保持鋒利狀態，防止砂輪在工件表面滑擦、擠壓而造成工件表面燒傷；對高釩高鉬模鋼，選用GD單晶剛玉砂輪比較適用，當加工硬質合金、淬火硬度高的材質時，優先采用有機粘結劑的金剛石砂輪，有機粘結劑砂輪自礪性好，磨出的工件粗糙度可達Ra0.2μm。近年來，CBN砂輪即立方氮化硼砂輪在數控成型磨、坐標磨床、CNC內外圓磨床上精加工，效果優于其它種類砂輪，顯示出良好的加工效果。
　　(4)合理使用冷卻潤滑液，發揮切削液的冷卻、洗滌、潤滑作用，保持冷卻潤滑清潔，從而控制磨削熱的增加，改善磨削時的冷卻條件。如采用浸油砂輪或內冷卻砂輪等措施，將切削液引入砂輪的中心，切削液可直接進入磨削區，發揮有效的冷卻作用，防止工件表面燒傷。
　　2.2　磨削裂紋缺陷的對策
　　根據模具磨削裂紋產生的原因，應采取以下預防措施。
　　(1)合理選材，確保模具鋼材料組織成分合格。
　　馬氏體的膨脹收縮率隨著鋼中含碳量增加而增大，故碳素工具鋼(T8以上)和滲碳淬火鋼產生磨削裂紋尤為嚴重。對碳化物嚴重偏析的材料應進行合理鍛造，并進行鍛后球化退火或利用鍛造余熱淬火加高溫回火。對無法進行鍛造的高碳模具鋼材料可進行固溶雙細化處理。當零件硬度和表面外觀質量均要求較高時，可選用如1Cr13、16Mn等鋼種。對于零件表面外觀質量要求較高，而又是急件時，在時間上不允許自然時效1～2個月(出爐后的零件)；或者因磨削工藝方面受到限制，如砂輪、磨床等因素而無法粗精磨；或者由于車間工作環境，不便于采用干磨法等，這時可選用含碳量低的1Cr13、40Cr等鋼種。
　　滾絲模的碳化物不均勻度為5～6級時，最多滾絲2000件；而碳化物不均勻度提高到1～2級時，可滾絲550000件。如果碳化物偏析嚴重，可能引起過熱、過燒、開裂、崩刃、塌陷、拉斷等早期失效現象。7CrSiMnMoV火焰淬火鋼，具有良好的滲碳、硼處理性能，淬火溫度寬，淬透性好，強韌性好，能抑制裂紋。
　　在磨削加工中，造成工件表面燒傷、磨削裂紋、磨削痕及磨削應力等缺陷的原因很多，模具在服役過程中也可能同時出現多種損壞形式，各種損傷之間又相互促進，各自發展，直到用模具生產出來的產品為廢品，導致模具失效。故在實踐中，不但要對導致模具損傷的原因及各種影響因素進行認真分析，制定克服的辦法和措施。關鍵是要采用先進的磨削技術，改善磨削質量，提高模具使用壽命。
　　(1)電解磨削時，砂輪刮除氧化膜，而不是磨削金屬，因而磨削力小，磨削熱也小，不會產生磨削毛刺、裂紋、燒傷等到現象，一般表面粗糙度可優于Ra0.16μm。
　　(2)德國BLOHM公司磨加工中心采用連續修整技術，在砂輪上方裝有修整滾輪，在磨削加工的同時，用金剛石滾輪修整砂輪，從而使砂輪始終處于銳利狀態，以提高磨削精度。采用連續修整方法還可防止因砂粒磨損而產生的磨削力，也不易燒傷。
　　(3)開發傳統切削液的替代品。將液氮作為切削液直接噴射到切削區，液氮可顯著降低磨削區溫度，減少磨削燒傷。日本學者研制的間接利用液氮噴氣冷卻磨削系統，利用液氮冷卻過的超低溫(-50℃以下)氣體直接噴吹于磨削部位，砂輪為經固體潤滑劑處理或添加了極少量超精植物油的CBN砂輪。試驗表明，磨削后工件材料的殘余壓應力比使用磨削液時要大，且殘余應力的分布區域變寬，可顯著提高零件的抗疲勞強度和使用壽命。
信息來源：        機床與液壓