摘要：金刚石修整滚轮是新一代的砂轮成型修整工具,在成型修整砂轮方面具有高效率、高精度及高成型度的优点。目前内电镀金刚石修整滚轮制造方法是制造精密复杂形面滚轮的最为有效方法,集精密制造技术、精密电铸技术,精密测量技术为一体。本文介绍了内电镀金刚石滚轮的制造和发展情况。 关键词：金刚石滚轮;砂轮修整;成形磨削 中图分类号：TF1253+4文献标识码A 1概述 砂轮修整是磨削加工中关键技术之一,当今磨削技术正朝着高精、高速和高效趋势发展,这就要求砂轮修整不但具有高的精度,同时还要具有高的效率。金刚石修整滚轮正是为了适应这种发展而产生的,它是新一代砂轮成型修整工具,具有修整精度高、修整型面复杂、修整效率高等特点,是目前最为有效的高效、高精成形修整工具。
金刚石修整滚轮的制造技术比较复杂,主要的方法有电镀法和粉末冶金法(表1)[1]。内镀法金刚石修整滚轮制造工艺是各种制造方法中制造精度和制造型面复杂程度最高的方法,其形面精度在0.005mm以上,它适合于制造各种类型的金刚石滚轮,尤其是高精度复杂型面金刚石修整滚轮。 2制造工艺 2.1工艺流程 内电镀法(图1)是滚轮制造工艺中,精度和制造型面复杂程度最高的方法,其制造工艺流程见图2,从中可以看到,内镀法金刚石修整滚轮制造技术是集超硬材料技术、精密加工技术、精密电铸技术、超硬工具修磨技术和复杂型面测量技术等一体的制造技术。其特点是,工艺流程长,且工序影响因素复杂。最终产品滚轮型面精度一般要控制在零件公差的1/5～1/3,因此,要保证制造的最终产达到高精度,每一道工序都要严格控制。 型腔材料选择:型腔(阴模)作为制作滚轮的模具,对滚轮的形状和精度影响最大。型腔型面的加工,是滚轮制造中的重要的工序也是难度最大的工序。其精度应高于被制造滚轮的精度,比如5微米精度的高精度级金刚石滚轮,型腔型面精度应控制在3微米以下;并要求整个加工流程中,在受热和受力的情况下不变形,保持形面精度。选择型腔的材料和合适的加工手段是制造高质量型腔的关键。型腔基体应具备下面条件:①材质稳定性好,内应力小,具有必要的强度又易于加工;②制造中受热和力时抗变形能力强;③经济性好。 适合于做滚轮型腔的材料有:石墨、铝合金或钢(表2)。除了材料的种类外,影响上述三个性能的还有很多材料的组织结构方面的因素。其中主要的可以归纳为下述四种因素:①材料成分;②毛坯成型工艺;
③处理工艺;④时效时间。为了优选型腔的制造材料,我们对上面的4种因素选取不同的水平进行了正交试验,控制指标为:在滚轮制造流程中型面的尺寸、形状精度的变化值。试验结果确定的型腔材料为经过优选工艺处理的钢基体型腔和高强、高纯石墨型腔型。其中优选工艺处理的钢基体型,变形量小于1μm,达到了制造高精度滚轮的要求。 型面的加工:不同材料基体的型腔,其合适的加工方法是不同的。钢基体型腔的形面加工采用精密成形磨削加工工艺,型面的成型精度取决于成型砂轮形面精度和磨床加工精度。能达到的型面廓形精度为3μm,齿距精度:2μm。完全适合于精密级滚轮的制造要求。石墨型腔型的形面的加工采用样板刀成形车削加工工艺。样板刀采用经过砂轮成形磨制,精度可以达到:廓形精度5μm,齿距精度:3μm。可以满足精密级滚轮的制作要求。 滚轮型面的修磨:内电镀生产法制造的金刚石滚轮,基本上不需要修磨其形面精度就可以达到要求,只有个别滚轮会出现形面的局部误差。需要进行局部修磨,因此,在内镀法工艺中,修磨只是作为一种补充加工手段。金刚石修整滚轮形面的修磨采用了磨削修磨方法(图3),工具采用金刚石磨具,设备是采用高精度曲线磨床。 滚轮制造精度:采用上述内镀法金刚石滚轮制造工艺,能够稳定生产高精度、复杂性面滚轮,使用寿命达到2～5万次。生产滚轮的精度见表3[2]。
3发展方向 金刚石滚轮的出现,为成形磨削和高效成形磨削提供了条件,通过在磨床上加装驱动装置,运用复杂型面高精度的金刚石滚轮,就可以高效、高精地加工复杂的高精度零件。因此滚轮技术不但在航天、航空尖端领域得到应用,在普通的民用生产中也具有广泛的应用价值。由于滚轮具有高的精度、高的修整能力和高的修整寿命等优点,在超硬磨料砂轮的型面修整中,也大有用武之地。为实现超硬磨料砂轮用于成形磨削提供了条件。 参考文献 1.崔仲鸣.金刚石修整工具技术的新发展[C].98’郑州国际超硬材料及制品研讨会论文集,1998.9 2.崔仲鸣.磨削中砂轮修整技术的新进展[C].全国生产工程学会第8届学术大会论文集,1999.9 作者简介：崔仲鸣,男,1962年生,河南工业大学教授,主要从事超硬材料别品等方面研究。
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