用于陶瓷cbn砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法
阅读说明：本技术 用于陶瓷cbn砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法 (Electroplated diamond dressing roller for ceramic CBN grinding wheel and preparation method thereof ) 是由 刘天立 王永宝 李玉庆 胡玉峰 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法,包括修整滚轮基体及设于修整滚轮基体一侧端的电镀面,且电镀面设为与修整滚轮基体上端面平行的直面或与修整滚轮基体上端面垂直的垂直面,修整滚轮基体上还设有白刚玉环面,且白刚玉环面设于与电镀面相对的另一侧端。该用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法,通过采用粘接白刚玉环的修整滚轮结构设计,可实现陶瓷CBN砂轮修整过程中修整滚轮金刚石磨料和白刚玉环修整+整平作用,避免因金刚石磨料与陶瓷CBN砂轮表面“硬碰硬”产生的凸线复印至工件而形成“线伤”缺陷。(The electroplated diamond dressing roller for the ceramic CBN grinding wheel comprises a dressing roller base body and an electroplating surface arranged at one side end of the dressing roller base body, wherein the electroplating surface is a straight surface parallel to the upper end surface of the dressing roller base body or a vertical surface vertical to the upper end surface of the dressing roller base body, a white corundum ring surface is further arranged on the dressing roller base body, and the white corundum ring surface is arranged at the other side end opposite to the electroplating surface. According to the electroplated diamond dressing roller for the ceramic CBN grinding wheel and the preparation method thereof, by adopting the structural design of the dressing roller bonded with the white corundum ring, the dressing roller diamond grinding material and the white corundum ring dressing and leveling effects in the dressing process of the ceramic CBN grinding wheel can be realized, and the defect of line damage caused by copying a convex line generated by hard collision between the diamond grinding material and the surface of the ceramic CBN grinding wheel to a workpiece is avoided.)
技术领域
本发明属于电镀磨具技术领域，特别涉及用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法。
背景技术
近年来，汽车工业的快速发展，带动了相关行业的进步。以发动机凸轮轴、曲轴、变速箱齿轮轴等关键零部件的磨削加工为例，随着表面质量、砂轮耐用度、型面保持性等要求越来越高，陶瓷CBN砂轮已逐步替代普通白刚玉砂轮成为该行业的加工首选。相关磨具制造企业为提升砂轮整体竞争力，保证磨削质量、耐用度和使用寿命，将陶瓷CBN砂轮结合剂硬度调整至较高水平。而陶瓷CBN砂轮在磨削过程中不可避免的会出现形状超差、粘屑等问题，需对其表面进行修型及修锐（统称修整），在此过程中使用的修整工具为电镀金刚石修整滚轮。因CBN磨料为仅次于金刚石硬度的材料，整个修整过程为“硬碰硬”的相互磨削工艺。在修整过程中依据需修整的形状和机床功能，将修整滚轮设计为蝶形或碗型，利用机床插补程序对砂轮型面进行修整。因修整过程为线与面的接触，且砂轮硬度较高，修整滚轮消耗快，不可避免的会出现未修整掉的部位，磨削后在工件产生“线伤”缺陷。此外，在蝶形或碗型修整滚轮电镀上砂过程中，因外圆不允许有磨料附着，常规上砂工艺无法保证磨料层位置整体浓度一致性，导致刚上机时“修不动”或需频繁调整修整速比等方式来保证修整效果，严重影响修整效率及客户体验。
中国发明专利“一种自由曲线环面超硬砂轮对磨修整成型方法”(公开号：CN105751069A)公开了一种自由曲线环面超硬砂轮对磨修整成型方法，包括步骤：步骤1、通过离散点建模方式，用离散向量Pw表示砂轮轮廓离散点云；步骤2、根据离散向量Pw，砂轮厚度Bw、油石厚度Bd得到表示磨石轮廓曲线离散点云的离散向量Pd＝kPw；步骤3、求出自由曲线插补轨迹的离散点云的离散向量Ow；步骤4、在数控磨床上控制砂轮沿离散刀位点走自由曲线数控插补轨迹进行修整得到砂轮环面工作面。该发明虽然提出的修整方法简便易行，省略了复杂的解二元高次方程组过程，只需得到砂轮轮廓的离散点云，均可采用离散点控制修整法进行修整，易实施、精度高，但其并没有涉对电镀面的改进。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法，解决目前常规复合电镀工艺下修整轮锋利度差、修整后磨料表面有划痕等“线伤”问题，提升修整滚轮整体品质。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮，包括修整滚轮基体及设于修整滚轮基体一侧端的电镀面，且电镀面设为与修整滚轮基体上端面平行的直面或与修整滚轮基体上端面垂直的垂直面，
修整滚轮基体上还设有白刚玉环面，且白刚玉环面设于与电镀面相对的另一侧端。
所述白刚玉环面与修整滚轮基体采用粘接固定。
用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）修整滚轮基体及磨料
选择修整滚轮基体及磨料，并依据修整滚轮基体设计相应的工装夹具；
（2）修整滚轮基体的电镀前处理
采用常规的电镀前处理工艺，去除基体表面油污、氧化层；
（3）复合电镀
a、将电镀前处理好的修整滚轮基体放置到上砂槽内，随后带电入槽，预镀15-35min；
b、将上砂用夹具及砂罩套到修整滚轮基体的型面外圆或端面位置，使用专用上砂工具，将磨料均匀分散至修整滚轮基体和上砂夹具/砂罩中间，随后进行上砂；
c、卸砂，去除多余金刚石磨料；
d、去除上砂夹具，然后继续电镀至镀层完全包裹磨料，电镀出合格的修整滚轮电镀半成品；
（4）粘接白刚玉环
利用金刚石砂轮去除多余结合剂，随后将白刚玉环面与修整滚轮基体粘接，且烘干后进行车加工，得到修整滚轮成品。
步骤（1）中磨料的粒度为18-70#。
步骤（3）中上砂时上砂电流密度范围为0.1-1.0A/dm2。
步骤（3）中上砂操作时间为2-5min。
步骤（3）中上砂中，静置电镀时间为2-6h。
步骤（4）中采用金属胶与修整滚轮基体粘接。
本发明的有益效果是：
（1）该用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法，通过采用粘接白刚玉环的修整滚轮结构设计，可实现陶瓷CBN砂轮修整过程中修整滚轮金刚石磨料和白刚玉环修整+整平作用，避免因金刚石磨料与陶瓷CBN砂轮表面“硬碰硬”产生的凸线复印至工件而形成“线伤”缺陷；
（2）在电镀上砂过程中，外圆不得有磨料附着；正常上砂过程中手动将磨料填充到基体待镀位置时，因磨料颗粒大且外圆无遮蔽，容易出现靠近外圆位置处磨料浓度低或无磨料的现象，即整体浓度不一致，在使用过程中相同修整参数状态下修整效果不一致，设计专用工装夹具后，依据修整滚轮形状实现磨料均匀排布，利用工装夹具的遮蔽原理提升磨料层位置整体浓度，有效避免了修整滚轮外圆浓度偏低导致修整效果差的现象，保证了修整滚轮整体磨料分布均匀性，保证修整滚轮边缘位置磨料浓度与整体浓度一致性，有效解决部分修整滚轮上机后修整参数匹配性差，修不动砂轮或频繁调整修整参数的技术难题；
（3）依据修整滚轮使用流程将白刚玉环粘接，当陶瓷CBN砂轮被金刚石修整后，使用白刚玉环面位置对陶瓷CBN砂轮表面进行二次整平及开刃，保证陶瓷CBN砂轮表面平整性及锋利度，有效保证修整及磨削效果；
（4）打破了传统的单一颗粒磨料修整滚轮镀后浓度不一致、修整后陶瓷CBN砂轮磨削有“线伤”缺陷问题，有效提升了修整滚轮的使用效果及寿命。
附图说明
图1是本发明的修整滚轮基体结构示意图一；
图2是本发明的修整滚轮基体结构示意图二；
图3是修整滚轮上砂示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
本发明提供了用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮及其制备方法，如图1至图3所示。
用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮，包括修整滚轮基体1及设于修整滚轮基体一侧端的电镀面11，且电镀面11设为与修整滚轮基体上端面平行的直面或与修整滚轮基体上端面垂直的垂直面，
修整滚轮基体1上还设有白刚玉环面2，且白刚玉环面2设于与电镀面相对的另一侧端。
所述白刚玉环面2与修整滚轮基体1采用粘接固定。
用于陶瓷CBN砂轮的电镀金刚石修整滚轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）修整滚轮基体及磨料
选择修整滚轮基体1及磨料4，并依据修整滚轮基体设计相应的工装专用上砂夹具3，所述磨料4，为高性能金刚石，且磨料的粒度为18-70#；
（2）修整滚轮基体的电镀前处理
采用常规的电镀前处理工艺，去除基体表面油污、氧化层；
（3）复合电镀
a、将电镀前处理好的修整滚轮基体放置到上砂槽内，随后带电入槽，预镀15-35min；
b、将上砂用夹具及砂罩套到修整滚轮基体的型面外圆或端面位置，使用专用上砂工具3，将磨料均匀分散至修整滚轮基体和上砂夹具/砂罩中间，随后进行上砂；上砂电流密度可选范围为0.1-1.0A/dm2，上砂操作时间2-5min，静置电镀2-6h；
c、卸砂，去除多余金刚石磨料；
d、去除上砂夹具3，然后继续电镀至镀层完全包裹磨料，电镀出合格的修整滚轮电镀半成品；
（4）粘接白刚玉环
利用金刚石砂轮去除多余结合剂，随后将白刚玉环面与修整滚轮基体粘接，可采用金属胶与修整滚轮基体粘接，且烘干后使用车加工方式加工成品，得到修整滚轮成品。
实施例一
外径140mm、厚度19mm、孔径52mm，磨料粒度为20/25#的电镀金刚石修整滚轮。
首先将修整滚轮基体加工后，经除油、连接导线和夹具组装后，采用电化学腐蚀的前处理工艺，且电流密度10-20A/dm2，电解时间3-7min，然后经纯水清洗后快速将前处理好的修整滚轮基体带电入槽，预镀电流密度为2.0A/dm2，预镀时间30min；上砂时将上砂夹具套装夹至修整滚轮基体外圆，将磨料由上至下漂浮至待镀部位，保证磨料层部位均匀附着磨料，其中具体工件转速、磨料填充速度、上砂操作时间和上砂时间参数见表1。
表1上砂处理工艺参数表
磨料种类
上砂操作时间
上砂电流密度A/dm<sup>2</sup>
上砂沉积时间
SD20/25#
2min
0.6
5.5h
电镀5.5h后取出卸砂，未发现缺砂现象，转入加厚工序。加厚10h后，拆卸上砂夹具以便重复利用，剩余位置持续加厚56h，可得到粒度为SD20/25#的电镀修整滚轮电镀半成品；经显微镜检测，磨料分布较均匀，使用树脂金刚石砂轮修圆后，利用金属胶粘接E级硬度白刚玉，并加工成45°斜面，保证白刚玉外圆直径小于金刚石位置0.2mm，得新型修整滚轮成品；随后装夹至专用外圆磨床，设定插补修整程序，陶瓷CBN砂轮被修整后磨损曲轴，表面光滑，无“线伤”、振纹等缺陷，符合客户要求。
实施例二
外径135mm、厚度50mm、孔径52mm，磨料粒度为30/35#的电镀金刚石修整滚轮。
具体制造过程同实施例一，不同点为该款规格需在两个位置处上砂，需设计两种夹具保证磨料均匀分布，具体的电镀工艺参数是：预镀电流密度3.5A/dm2,预镀时间20min，具体参数见表2。
表2上砂处理工艺参数表
磨料种类
上砂操作时间
上砂电流密度
上砂沉积时间h
SD30/35#
3min
0.6
4h
电镀4h后取出卸砂，未发现缺砂现象，转入加厚工序；加厚8h后，拆卸上砂夹具，剩余位置持续加厚48h可得到粒度为SD30/35#磨料的电镀金刚石滚轮半成品，经显微镜检测，磨料分布较均匀.使用树脂金刚石砂轮去除多余结合剂，并将修整外圆位置粘接白刚玉环，并在平面磨床上将白刚玉与金刚石位置加工平整，得到新型修整滚轮成品；装夹至专用磨床，通过修整工艺试验测试，形状符合要求，外圆及端面位置均无“线伤”缺陷，修整滚轮消耗均匀。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种修磨半径可变的圆弧砂轮修磨方法