基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動(dòng)化表面處理外文文獻(xiàn)翻譯@中英文翻譯@外文翻譯

基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動(dòng)化表面處理 摘要 本 文 研究 了 注塑模具鋼自動(dòng)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。 這項(xiàng)研究已經(jīng)完成了磨削刀架 的 設(shè)計(jì) 與 制造 。 最佳表面研磨參數(shù) 是在 鋼鐵 PDS5 的 加工中心測定 的。 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：研磨 材料的磨料 為 粉紅氧化鋁 ，進(jìn)給量 500 毫米 /分鐘 ， 磨削深度 20 微米，磨削轉(zhuǎn)速為 18000RPM。 用優(yōu)化 的 參數(shù) 進(jìn)行 表面研磨 ， 表面粗糙度 Ra 值 可由大約 1.60 微米改善至 0.35 微米 。 用球拋光 工藝 和 參數(shù)優(yōu)化拋光 ， 可以進(jìn)一步改善表面粗糙度 Ra 值 從 0.343微米至 0.06 微米左右 。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 2.15 微米到 0 0.07 微米 。 關(guān)鍵詞 : 自動(dòng)化表面處理 拋光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法 一、引言 塑膠工程材料由于其重要特點(diǎn) ,如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造 ,并已日漸取代金屬部件 在 工業(yè) 中廣泛 應(yīng)用 。 注塑成型 對于 塑料制品 是 一個(gè)重要 工藝。 注塑模具的表面質(zhì)量是 設(shè)計(jì) 的本質(zhì)要求 ,因?yàn)樗苯佑绊懥怂苣z產(chǎn)品的外觀 和性能。 加工工 藝 如 球面 研磨 、拋光常用于 改善表面光潔度 。 研磨工具 (輪子 )的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具 的制造 產(chǎn)業(yè) 。 自動(dòng)化表面研磨加工工具 的 幾何模型 將 介紹 。 自動(dòng)化表面處理 的球磨 研磨工具 將得到 示范 和 開發(fā) 。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ，進(jìn)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。 注塑模具鋼的球面研磨 最 優(yōu)化參數(shù) 目前 尚未在文獻(xiàn) 得到確切的 依據(jù) 。 圖 1 球面研磨過程示意圖 近年來 ， 已 經(jīng) 進(jìn)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 ）。 比如 ，人們 發(fā)現(xiàn) , 用碳化鎢球滾 壓的方法可以使 工件表面 的 塑性變形減少 ,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞 強(qiáng)度。 拋光的 工藝 的過程 是由 加工中心 和 車床 共同完成的。對 表面粗糙度有重大影響 的 拋光 工藝 主要 參數(shù)，主要是 球或滾子材料 ， 拋光 力， 進(jìn)給速率 ,拋光速度 ,潤滑、拋光 率及其他因素等。 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(jìn)給量。 采用最佳參數(shù) 進(jìn)行表面研磨和球面拋光的深度 為 2.5 微米 。 通過拋光 工藝， 表面粗糙度 可以 改善大致為 40 至 90。 圖 2 球 面 拋光過程示意圖 步距 研磨高度 球磨研磨 進(jìn)給速度 工作臺(tái) 進(jìn)給 研磨球 工作臺(tái) 研磨深度 研磨表面 此項(xiàng) 目 研究的目的是 ， 發(fā)展 注塑 模具 鋼的 球形研磨 和 球面拋光工序 ，這種 注塑模具 鋼的曲面 實(shí)在 加工中心完成 的。 表面光潔度 的 球研磨與球拋光 的 自動(dòng)化流程工序 ，如圖 3所示。 我們開始自行設(shè)計(jì)和制造的球面研磨工具及加工中心 的 對 刀 裝置 。 利用田口正交法 ， 確定了表面球研磨最佳參數(shù) 。 選擇 為 田口 L18 型矩陣實(shí)驗(yàn)相應(yīng) 的 四個(gè)因素和三個(gè)層次 。 用 最佳參數(shù)進(jìn)行表面球研磨則適用于一個(gè)曲面表面光潔度 要求較高的 注塑模具 。 為 了 改善表面粗糙 , 利用最佳球 面 拋光 工藝 參 數(shù)，再進(jìn)行對表層 打磨 。 圖 3 自動(dòng)球面研磨 與 拋光工序 的 流程圖 二、球研磨的設(shè)計(jì)和對準(zhǔn)裝置 實(shí)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。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置 的 設(shè)計(jì) ，如 圖 4（ 球 面 研磨工具及其調(diào)整裝置 ） 所示 。 電動(dòng)磨床展開 了 兩個(gè) 具有 可調(diào)支撐螺絲 的 刀架 。 磨床 中心正好與具有輔助作用 的圓錐槽線配合 。 擁有磨床 的 球接軌 ,當(dāng) 兩個(gè)可調(diào)支撐螺絲被收緊 時(shí)，其后的 對準(zhǔn)部件 就 可以拆除 。研磨 球中心坐標(biāo)PDS試樣的設(shè)計(jì)與制造 選擇最佳矩陣實(shí)驗(yàn)因子 確定最佳參數(shù) 實(shí)施實(shí)驗(yàn) 分析并確定最佳因子 進(jìn)行表面拋光 應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面 測量試樣的表面粗糙 度 球研磨和拋光裝置的設(shè)計(jì)與制造 偏差約 為 5微米 , 這是衡量一個(gè)數(shù)控坐標(biāo)測量機(jī) 性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)床的 機(jī)械振動(dòng) 力 是 被 螺旋彈簧 所 吸 收 。 球形研磨球 和 拋光工具 的安裝，如圖 5（ a. 球面研磨工具的圖片 . b.球拋光工具 的 圖片 ） 所示 。為使 球面磨削加工和拋光加工 的進(jìn)行， 主軸 通過 球鎖機(jī)制 而被 鎖 定。 圖 4 球 面 研磨工具及其調(diào)整裝置 圖 5 a. 球面研磨工具的圖片 . b.球拋光工具 的 圖片 模柄 彈簧 工具可調(diào)支撐 緊固螺釘 磨球 自動(dòng)研磨 磨球組件 三、矩陣實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃 3.1 田口正交表 利用矩陣實(shí)驗(yàn)田口正交 法，可以 確定參數(shù) 的有影響程度。 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(jìn)給速率， 研磨 深度 ,在次研究中 電氣磨床被 假定為 四個(gè)因素 ， 指定為 從 A 到 D（見表 1 實(shí)驗(yàn)因素和水平 ）。 三個(gè)層次的 因素 涵蓋了不同的范圍特征 ,并用 了數(shù)字 1、 2、 3 標(biāo)明。 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(gè)數(shù)值的 大小取決于 每個(gè)因素 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 選定 L18 型正交矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ，進(jìn)而研究 四 三級因素的球形研磨過程 。 表 1 實(shí)驗(yàn)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 C.研磨深度（ m） 20 50 80 D. 12000 18000 24000 3.2 數(shù)據(jù)分析的界定 工程設(shè)計(jì)問題 ,可以分為較小 而好的 類型 ,象征性最好類型 ,大 而好 類型 ， 目標(biāo) 取向 類型等 。 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(jì) 。 被加工面的 表面粗糙度值經(jīng) 過 適當(dāng) 地 組合磨削參數(shù) ， 應(yīng)小于原來的 未加工 表面 。 因此 ,球面研磨過程 屬于工程問題中的 小 而好類型。這里的 信噪比 （ S/N） , 按下列公式定義 : =10 log10 平方等于質(zhì)量特性 =10 log10 ni iyn121 （ 1） 這里， yi 不同噪聲條件下 所 觀察 的 質(zhì)量特性 n 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 從每 個(gè) L18 型正交實(shí)驗(yàn) 得到的 信噪比 （ S/N） 數(shù)據(jù) ，經(jīng) 計(jì)算 后， 運(yùn)用差異分析技術(shù) (變異 )和 殲比檢驗(yàn) 來測定 每一個(gè) 主要的 因素 。 優(yōu)化 小而好類型的工程問題 問題更是盡量 使 最大而 定 。 各級 選擇 的 最大化將 對最終的 因素有重大影響 。 最優(yōu)條件可 視 研磨球 而 待定 。 四、實(shí)驗(yàn)工作和結(jié)果 這項(xiàng)研究使用的材料是 PDS5 工具鋼 (相當(dāng)于艾西塑膠模具 )， 它 常用 于 大型注塑模具產(chǎn)品在國 內(nèi)汽車零件 領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約 HRC33(HS46)。 具體好處之一是 , 由于 其 特殊的熱處理前處理 ， 模具可直接用于未經(jīng)進(jìn)一步加工工序 而對 這一材料 進(jìn)行 加工 。式樣 的設(shè)計(jì)和制造 ,應(yīng) 使 它 們可以安裝在底盤 ，來 測 量相應(yīng)的反力。 PDS5 試樣的加工 完畢 后 ，裝在大底盤 上在 三 坐標(biāo) 加工中心進(jìn)行了銑 削，這種加工中心是由 鋼鐵公司 所生產(chǎn) (中壓型三號 ),配備 了 FANUC-18M 公司 的 數(shù)控控制器 (0.99 型 )。 用 hommelwerket4000 設(shè)備 來 測量前 機(jī)加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可達(dá)到 1.6 微米 。 圖 6試驗(yàn) 顯示了 球面磨削加 工 工藝的 設(shè)置 。 一個(gè)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) 。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑 由 PowerMILL 軟件產(chǎn) 。 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(shí)驗(yàn)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(jì)算 了每一個(gè) L18 型 矩陣實(shí)驗(yàn)的信噪比（ S/N） ,從而 用 于方程（ 1）。通過表 2提供的各個(gè)數(shù)值，可以得到四種不同程度因素的平均信噪比（ S/N） ，在圖 7中已用圖表顯示。 表 2 PDS5 試樣 光滑 表 層的 粗糙度 實(shí)驗(yàn) 序號 A B C D my1 my 2 my3 S/N(dB) Mean my_ 1 1 1 1 1 0.35 0.35 0.35 9.119 0.350 2 1 2 2 2 0.37 0.36 0.38 8.634 0.370 3 1 3 3 3 0.41 0.44 0.40 7.597 0.417 4 2 1 2 3 0.63 0.65 0.64 3.876 0.640 5 2 2 3 1 0.73 0.77 0.78 2.380 0.760 加工中心 數(shù)控機(jī)床 電腦 6 2 3 1 2 0.45 0.42 0.39 7.530 0.420 7 3 1 3 2 0.34 0.31 0.32 9.801 0.323 8 3 2 1 3 0.27 0.25 0.28 11.471 0.267 9 3 3 2 1 0.32 0.32 0.32 9.897 0.320 10 1 1 2 2 0.35 0.39 0.40 8.390 0.380 11 1 2 3 3 0.41 0.50 0.43 6.968 0.447 12 1 3 1 1 0.40 0.39 0.42 7.883 0.403 13 2 1 1 3 0.33 0.34 0.31 9.712 0.327 14 2 2 2 1 0.48 0.50 0.47 6.312 0.483 15 2 3 3 2 0.57 0.61 0.53 4.868 0.570 16 3 1 3 1 0.59 0.55 0.54 5.030 0.560 17 3 2 1 2 0.36 0.36 0.35 8.954 0.357 18 3 3 2 3 0.57 0.53 0.53 5.293 0.543 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(dá)到最小。因?yàn)?log 是一個(gè)減函數(shù)，我們應(yīng)當(dāng)使 信噪比（ S/N）達(dá)到最大。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得 的值達(dá)到最大。因此基于這個(gè)點(diǎn)陣式實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是 18000RPM， 如表 3（ 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù) ） 所 示。 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 20 m 18000rpm 從田口矩陣實(shí)驗(yàn) 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。選擇 香水瓶為一個(gè)測試載體 。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 。經(jīng)過精銑，通過使用從 田口矩陣實(shí)驗(yàn) 獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，模具表面進(jìn)一信噪比 控制因素 步光滑。 緊接著 ,使用 打磨拋光的最佳參數(shù) ，來對光滑曲面進(jìn)行拋光工藝，進(jìn)一步改善了被測物體的表面粗糙度。 (見圖 9)。 模具 內(nèi)部的 表面粗糙度 用 hommelwerket4000 設(shè)備 來測量。 模具 內(nèi)部的 表面粗糙度 RA 的平均值為 2.15 微米，光滑表面 粗糙度 RA 的平均值為 0.45 微米，拋光表面 粗糙度 RA的平均值為 0.07 微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1，拋光表面的粗糙度改善了： (2.15-0.07)/2.15=96.7。 圖 8 被測物體表面粗糙度 五、 結(jié)論 在這項(xiàng)工作中 ,對 注塑模具的曲面 進(jìn)行了 自動(dòng)球 面 研磨與球面拋光加工 ，并將其工藝 最佳參數(shù)成功 地運(yùn)用到 加工中心 上。 設(shè)計(jì)和制造了 球 面 研磨 裝置 (及其 對準(zhǔn)組件 )。通過實(shí)施 田口L18 型矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ，確定了球面研磨的最佳參數(shù)。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(jìn)給量 料 500 毫米 /分鐘 ， 磨削深度 20微米，轉(zhuǎn)速為 18000RPM。通過使用最佳球面研磨參數(shù)， 試樣 的 表面粗糙度 Ra 值從 約 1.6 微米提高到 0.35 微米 。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，拋光表面 Ra=0.07 m 內(nèi)部表面 Ra=2.15 m 光滑表面 Ra=0.45 m 可使模具內(nèi)部的光滑表面改善 79.1 ，拋光表面改善 96.7。 鳴謝 作者感謝 中國 國 家 科 學(xué)理事 會(huì) 對本次研究 的支持 , NSC 89-2212-E-011-059。 Automated surface finishing of plastic injection mold steel with spherical grinding and ball burnishing processes Abstract This study investigates the possibilities of automated spherical grinding and ball burnishing surface finishing processes in a freeform surface plastic injection mold steel PDS5 on a CNC machining center. The design and manufacture of a grinding tool holder has been accomplished in this study. The optimal surface grinding parameters were determined using Taguchis orthogonal array method for plastic injection molding steel PDS5 on a machining center. The optimal surface grinding parameters for the plastic injection mold steel PDS5 were the combination of an abrasive material of PA Al2O3, a grinding speed of 18 000 rpm, a grinding depth of 20 m, and a feed of 50 mm/min. The surface roughness Ra of the specimen can be improved from about 1.60 m to 0.35 m by using the optimal parameters for surface grinding. Surface roughness Ra can be further improved from about 0.343 m to 0.06 m by using the ball burnishing process with the optimal burnishing parameters. Applying the optimal surface grinding and burnishing parameters sequentially to a fine-milled freeform surface mold insert, the surface roughness Ra of freeform surface region on the tested part can be improved from about 2.15 m to 0.07 m. Keywords Automated surface finishing Ball burnishing process Grinding process Surface roughness Taguchis method 1 Introduction Plastics are important engineering materials due to their specific characteristics, such as corrosion resistance, resistance to chemicals, low density, and ease of manufacture, and have increasingly replaced metallic components in industrial applications. Injection molding is one of the important forming processes for plastic products. The surface finish quality of the plastic injection mold is an essential requirement due to its direct effects on the appearance of the plastic product. Finishing processes such as grinding, polishing and lapping are commonly used to improve the surface finish. The mounted grinding tools (wheels) have been widely used in conventional mold and die finishing industries. The geometric model of mounted grinding tools for automated surface finishing processes was introduced in. A finishing process mode of spherical grinding tools for automated surface finishing systems was developed in. Grinding speed, depth of cut, feed rate, and wheel properties such as abrasive material and abrasive grain size, are the dominant parameters for the spherical grinding process, as shown in Fig. 1. The optimal spherical grinding parameters for the injection mold steel have not yet been investigated based in the literature. Fig.1. Schematic diagram of the spherical grinding process In recent years, some research has been carried out in determining the optimal parameters of the ball burnishing process (Fig. 2). For instance, it has been found that plastic deformation on the workpiece surface can be reduced by using a tungsten carbide ball or a roller, thus improving the surface roughness, surface hardness, and fatigue resistance. The burnishing process is accomplished by machining centers and lathes. The main burnishing parameters having significant effects on the surface roughness are ball or roller material, burnishing force, feed rate, burnishing speed, lubrication, and number of burnishing passes, among others. The optimal surface burnishing parameters for the plastic injection mold steel PDS5 were a combination of grease lubricant, the tungsten carbide ball, a burnishing speed of 200 mm/min, a burnishing force of 300 N, and a feed of 40 m. The depth of penetration of the burnished surface using the optimal ball burnishing parameters was about 2.5 microns. The improvement of the surface roughness through burnishing process generally ranged between 40% and 90%. Fig. 2. Schematic diagram of the ball-burnishing process The aim of this study was to develop spherical grinding and ball burnishing surface finish processes of a freeform surface plastic injection mold on a machining center. The flowchart of automated surface finish using spherical grinding and ball burnishing processes is shown in Fig. 3. We began by designing and manufacturing the spherical grinding tool and its alignment device for use on a machining center. The optimal surface spherical grinding parameters were determined by utilizing a Taguchis orthogonal array method. Four factors and three corresponding levels were then chosen for the Taguchis L18 matrix experiment. The optimal mounted spherical grinding parameters for surface grinding were then applied to the surface finish of a freeform surface carrier. To improve the surface roughness, the ground surface was further burnished, using the optimal ball burnishing parameters. Fig. 3. Flow chart of automated surface finish using spherical grinding and ball burnishing processes 2 Design of the spherical grinding tool and its alignment device To carry out the possible spherical grinding process of a freeform surface, the center of the ball grinder should coincide with the z-axis of the machining center. The mounted spherical grinding tool and its adjustment device was designed, as shown in Fig. 4. The electric grinder was mounted in a tool holder with two adjustable pivot screws. The center of the grinder ball was well aligned with the help of the conic groove of the alignment components. Having aligned the grinder ball, two adjustable pivot screws were tightened； after which, the alignment components could be removed. The deviation between the center coordinates of the ball grinder and that of the shank was about 5 m, which was measured by a CNC coordinate measuring machine. The force induced by the vibration of the machine bed is absorbed by a helical spring. The manufactured spherical grinding tool and ball-burnishing tool were mounted, as shown in Fig. 5. The spindle was locked for both the spherical grinding process and the ball burnishing process by a spindle-locking mechanism. Fig.4. Schematic illustration of the spherical grinding tool and its adjustment device Fig.5. (a) Photo of the spherical grinding tool (b) Photo of the ball burnishing tool 3 Planning of the matrix experiment 3.1 Configuration of Taguchi s orthogonal array The effects of several parameters can be determined efficiently by conducting matrix experiments using Taguchis orthogonal array. To match the aforementioned spherical grinding parameters, the abrasive material of the grinder ball (with the diameter of 10 mm), the feed rate, the depth of grinding, and the revolution of the electric grinder were selected as the four experimental factors (parameters) and designated as factor A to D (see Table 1) in this research. Three levels (settings) for each factor were configured to cover the range of interest, and were identified by the digits 1, 2, and 3. Three types of abrasive materials, namely silicon carbide (SiC), white aluminum oxide (Al2O3, WA), and pink aluminum oxide (Al2O3, PA), were selected and studied. Three numerical values of each factor were determined based on the pre-study results. The L18 orthogonal array was selected to conduct the matrix experiment for four 3-level factors of the spherical grinding process. Table1. The experimental factors and their levels 3.2 Definition of the data analysis Engineering design problems can be divided into smaller-the better types, nominal-the-best types, larger-the-better types, signed-target types, among others 8. The signal-to-noise (S/N) ratio is used as the objective function for optimizing a product or process design. The surface roughness value of the ground surface via an adequate combination of grinding parameters should be smaller than that of the original surface. Consequently, the spherical grinding process is an example of a smaller-the-better type problem. The S/N ratio, , is defined by the following equation: =10 log10(mean square quality characteristic) =10 log10 ni iyn121 where: yi : observations of the quality characteristic under different noise conditions n: number of experiment After the S/N ratio from the experimental data of each L18 orthogonal array is calculated, the main effect of each factor was determined by using an analysis of variance (ANOVA) technique and an F-ratio test. The optimization strategy of the smaller-the better problem is to maximize , as defined by Eq. 1. Levels that maximize will be selected for the factors that have a significant effect on . The optimal conditions for spherical grinding can then be determined. 4 Experimental work and results The material used in this study was PDS5 tool steel (equivalent to AISI P20), which is commonly used for the molds of large plastic injection products in the field of automobile components and domestic appliances. The hardness of this material is about HRC33 (HS46). One specific advantage of this material is that after machining, the mold can be directly used for further finishing processes without heat treatment due to its special pre-treatment. The specimens were designed and manufactured so that they could be mounted on a dynamometer to measure the reaction force. The PDS5 specimen was roughly machined and then mounted on the dynamometer to carry out the fine milling on a three-axis machining center made by Yang-Iron Company (type MV-3A), equipped with a FUNUC Company NC-controller (type 0M). The pre-machined surface roughness was measured, using Hommelwerke T4000 equipment, to be about 1.6 m. Figure 6 shows the experimental set-up of the spherical grinding process. A MP10 touch-trigger probe made by the Renishaw Company was also integrated with the machining center tool magazine to measure and determine the coordinated origin of the specimen to be ground. The NC codes needed for the ball-burnishing path were generated by PowerMILL CAM software. These codes can be transmitted to the CNC controller of the machining center via RS232 serial interface. Fig.6. Experimental set-up to determine the optimal spherical grinding parameters Table 2 summarizes the measured ground surface roughness alue Ra and the calculated S/N ratio of each L18 orthogonal array sing Eq. 1, after having executed the 18 matrix experiments. The average S/N ratio for each level of the four actors is shown graphically in Fig. 7. Table2. Ground surface roughness of PDS5 specimen Exp. Inner array (control factors) Measured surface roughness value (Ra) Response no A B C D my1 my 2 my3 S/N(dB) Mean my_ 1 1 1 1 1 0.35 0.35 0.35 9.119 0.350 2 1 2 2 2 0.37 0.36 0.38 8.634 0.370 3 1 3 3 3 0.41 0.44 0.40 7.597 0.417 4 2 1 2 3 0.63 0.65 0.64 3.876 0.640 5 2 2 3 1 0.73 0.77 0.78 2.380 0.760 6 2 3 1 2 0.45 0.42 0.39 7.530 0.420 7 3 1 3 2 0.34 0.31 0.32 9.801 0.323 8 3 2 1 3 0.27 0.25 0.28 11.471 0.267 9 3 3 2 1 0.32 0.32 0.32 9.897 0.320 10 1 1 2 2 0.35 0.39 0.40 8.390 0.380 11 1 2 3 3 0.41 0.50 0.43 6.968 0.447 12 1 3 1 1 0.40 0.39 0.42 7.883 0.403 13 2 1 1 3 0.33 0.34 0.31 9.712 0.327 14 2 2 2 1 0.48 0.50 0.47 6.312 0.483 15 2 3 3 2 0.57 0.61 0.53 4.868 0.570 16 3 1 3 1 0.59 0.55 0.54 5.030 0.560 17 3 2 1 2 0.36 0.36 0.35 8.954 0.357 18 3 3 2 3 0.57 0.53 0.53 5.293 0.543 Fig.7. Plots of control factor effects The goal in the spherical grinding process is to minimize the surface roughness value of the ground specimen by determining the optimal level of each factor. Since log is a monotone decreasing function, we should maximize the S/N ratio. Consequently, we can determine the optimal level for each factor as being the level that has the highest value of . Therefore, based on the matrix experiment, the optimal abrasive material was pink aluminum oxide； the optimal feed was 50 mm/min； the optimal depth of grinding was 20 m； and the optimal revolution was 18 000 rpm, as shown in Table 3. The optimal parameters for surface spherical grinding obtained from the Taguchis matrix experiments were applied to the surface finish of the freeform surface mold insert to evaluate the surface roughness improvement. A perfume bottle was selected as the tested carrier. The CNC machining of the mold insert for the tested object was simulated with Power MILL CAM software. After fine milling, the mold insert was further ground with the optimal spherical grinding parameters obtained from the Taguchis matrix experiment. Shortly afterwards, the ground sur