摘要：金剛石修整滾輪是新一代的砂輪成型修整工具,在成型修整砂輪方面具有高效率、高精度及高成型度的優(yōu)點。目前內(nèi)電鍍金剛石修整滾輪制造方法是制造精密復(fù)雜形面滾輪的最為有效方法,集精密制造技術(shù)、精密電鑄技術(shù),精密測量技術(shù)為一體。本文介紹了內(nèi)電鍍金剛石滾輪的制造和發(fā)展情況。

　　關(guān)鍵詞：金剛石滾輪;砂輪修整;成形磨削

 　　中圖分類號：TF1253+4 文獻標(biāo)識碼：A

 　　 1 概述

 　　砂輪修整是磨削加工中關(guān)鍵技術(shù)之一,當(dāng)今磨削技術(shù)正朝著高精、高速和高效趨勢發(fā)展,這就要求砂輪修整不但具有高的精度,同時還要具有高的效率。金剛石修整滾輪正是為了適應(yīng)這種發(fā)展而產(chǎn)生的,它是新一代砂輪成型修整工具,具有修整精度高、修整型面復(fù)雜、修整效率高等特點,是目前最為有效的高效、高精成形修整工具。

　　金剛石修整滾輪的制造技術(shù)比較復(fù)雜,主要的方法有電鍍法和粉末冶金法(表1)。內(nèi)鍍法金剛石修整滾輪制造工藝是各種制造方法中制造精度和制造型面復(fù)雜程度最高的方法,其形面精度在0.005mm以上,它適合于制造各種類型的金剛石滾輪,尤其是高精度復(fù)雜型面金剛石修整滾輪。

 　　2 制造工藝

 　　2.1 工藝流程

　　內(nèi)電鍍法(圖1)是滾輪制造工藝中,精度和制造型面復(fù)雜程度最高的方法,其制造工藝流程見圖2,從中可以看到,內(nèi)鍍法金剛石修整滾輪制造技術(shù)是集超硬材料技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密電鑄技術(shù)、超硬工具修磨技術(shù)和復(fù)雜型面測量技術(shù)等一體的制造技術(shù)。其特點是,工藝流程長,且工序影響因素復(fù)雜。最終產(chǎn)品滾輪型面精度一般要控制在零件公差的1/5～1/3,因此,要保證制造的最終產(chǎn)達到高精度,每一道工序都要嚴(yán)格控制。

 　　型腔材料選擇:型腔(陰模)作為制作滾輪的模具,對滾輪的形狀和精度影響最大。型腔型面的加工,是滾輪制造中的重要的工序也是難度最大的工序。其精度應(yīng)高于被制造滾輪的精度,比如5微米精度的高精度級金剛石滾輪,型腔型面精度應(yīng)控制在3微米以下;并要求整個加工流程中,在受熱和受力的情況下不變形,保持形面精度。選擇型腔的材料和合適的加工手段是制造高質(zhì)量型腔的關(guān)鍵。型腔基體應(yīng)具備下面條件:①材質(zhì)穩(wěn)定性好,內(nèi)應(yīng)力小,具有必要的強度又易于加工;②制造中受熱和力時抗變形能力強;③經(jīng)濟性好。

　　適合于做滾輪型腔的材料有:石墨、鋁合金或鋼(表2)。除了材料的種類外,影響上述三個性能的還有很多材料的組織結(jié)構(gòu)方面的因素。其中主要的可以歸納為下述四種因素:①材料成分;②毛坯成型工藝;

　　③處理工藝;④時效時間。為了優(yōu)選型腔的制造材料,我們對上面的4種因素選取不同的水平進行了正交試驗,控制指標(biāo)為:在滾輪制造流程中型面的尺寸、形狀精度的變化值。試驗結(jié)果確定的型腔材料為經(jīng)過優(yōu)選工藝處理的鋼基體型腔和高強、高純石墨型腔型。其中優(yōu)選工藝處理的鋼基體型,變形量小于1μm,達到了制造高精度滾輪的要求。

　　型面的加工:不同材料基體的型腔,其合適的加工方法是不同的。鋼基體型腔的形面加工采用精密成形磨削加工工藝,型面的成型精度取決于成型砂輪形面精度和磨床加工精度。能達到的型面廓形精度為3μm,齒距精度:2μm。完全適合于精密級滾輪的制造要求。石墨型腔型的形面的加工采用樣板刀成形車削加工工藝。樣板刀采用經(jīng)過砂輪成形磨制,精度可以達到:廓形精度5μm,齒距精度:3μm?？梢詽M足精密級滾輪的制作要求。

 　　滾輪型面的修磨:內(nèi)電鍍生產(chǎn)法制造的金剛石滾輪,基本上不需要修磨其形面精度就可以達到要求,只有個別滾輪會出現(xiàn)形面的局部誤差。需要進行局部修磨,因此,在內(nèi)鍍法工藝中,修磨只是作為一種補充加工手段。金剛石修整滾輪形面的修磨采用了磨削修磨方法(圖3),工具采用金剛石磨具,設(shè)備是采用高精度曲線磨床。

　　滾輪制造精度:采用上述內(nèi)鍍法金剛石滾輪制造工藝,能夠穩(wěn)定生產(chǎn)高精度、復(fù)雜性面滾輪,使用壽命達到2～5萬次。生產(chǎn)滾輪的精度見表3。

 　　3 發(fā)展方向

 　　金剛石滾輪的出現(xiàn),為成形磨削和高效成形磨削提供了條件,通過在磨床上加裝驅(qū)動裝置,運用復(fù)雜型面高精度的金剛石滾輪,就可以高效、高精地加工復(fù)雜的高精度零件。因此滾輪技術(shù)不但在航天、航空尖端領(lǐng)域得到應(yīng)用,在普通的民用生產(chǎn)中也具有廣泛的應(yīng)用價值。由于滾輪具有高的精度、高的修整能力和高的修整壽命等優(yōu)點,在超硬磨料砂輪的型面修整中,也大有用武之地。為實現(xiàn)超硬磨料砂輪用于成形磨削提供了條件。

    參考文獻

    1.崔仲鳴.金剛石修整工具技術(shù)的新發(fā)展[C].98’鄭州國際超硬材料及制品研討會論文集,1998.9

    2.崔仲鳴.磨削中砂輪修整技術(shù)的新進展[C].全國生產(chǎn)工程學(xué)會第8屆學(xué)術(shù)大會論文集,1999.9

    作者簡介：崔仲鳴,男,1962年生,河南工業(yè)大學(xué)教授,主要從事超硬材料別品等方面研究。