專利名稱：一種高精密電鍍cbn砂輪的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械制造領域，具體說是一種電鍍砂 輪的制造工藝，更具體說是一 種高精密電鍍CBN砂輪的制造工藝。
背景技術：
單層電鍍CBN砂輪磨削性能優越，磨削適用范圍廣，在成形和高速磨削上有越 來越大的優勢。但同時也存在一定缺點砂輪不宜進行直接修整，砂輪制造精度成為影 響最后加工精度的重要因素。最常用的外鍍砂輪制造雖然工藝簡單、成本低，但外露切 刃參差不齊，初始磨削型面精度難以提高，且砂輪耐用度低，磨料損失嚴重，這嚴重制 約了電鍍CBN砂輪的應用。目前我國只能制作一些精度偏低，形狀簡單的電鍍CBN砂 輪，而高精度的砂輪則完全需要依賴進口。
發明內容
本發明的目的是提供一種新的、簡易的、制作成本相對低廉的高精密電鍍CBN 砂輪制造方法，主要目的是提高砂輪磨粒的等高性，使盡可能多的磨料處在相同的層面 上，使更多的磨料能夠同時參與磨削，提高磨削效率并且從微觀上減低被磨工件表面的 高低不平，從而提高了該砂輪的制造精度。具體內容是一種高精密電鍍CBN砂輪制造工藝，包括如下步驟基體及磨粒準備、鍍 液調制、上砂和電鍍、磨粒等高性改善處理、鍍后處理工藝，所述鍍液調制步驟中上 砂鍍液組成為六水硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)240g/L、硼酸(H3PO3)40g/L、七水硫 酸鈷(CoSO4 · 7H20)20g/L、六水氯化鎳(NiCl2 · 6H20)40g/L、十二烷基硫酸鈉 (C12H25NaO4S) 0.08g/L ；底鍍及加厚鍍液組成為六水硫酸鎳(NiSO4 · 6H20) 280g/L硼 酸(H3PO3) 45g/L、七水硫酸鈷(CoSO4 · 7H20)30g/L、六水氯化鎳(NiCl2 · 6H20) 45g/ L、十二烷基硫酸鈉(C12H25NaO4S) O.lg/L。所述上砂和電鍍步驟中，上砂電鍍的參數為Ph值4.2、溫度45-50°C、電 流密度0.5安/平方分米、攪拌方式過濾循環；底鍍及加厚鍍參數為Ph值4.2、溫 度50-55°C、電流密度1.5安/平方分米、攪拌方式為過濾循環和鼓泡。所述基體及磨粒準備步驟中，所述基體準備為化學除油及水洗、堿性電解除 油及水洗、酸性陽極電解及水洗、超聲波清洗、弱酸活化、水洗后入鍍槽；所述磨粒準 備為首先對CBN磨粒進行嚴格篩選，減少顆粒的尺寸差分布；其次進行化學處理先 將磨料放入丙酮溶液中并采用超聲波振蕩30分鐘，再放入50%濃硝酸+50%濃硫酸中煮 沸30分鐘。所述磨粒等高性改善處理步驟為利用外鍍磨粒的彈性薄套的膨脹和標準剛性套 的內擠壓作用，使鍍后切刃以標準剛性套內表面為基準面重新改變切刃在高度上的分布。所述鍍后處理工藝為首先進行鉻酸鹽封閉處理，再轉入電熱鼓風干燥箱在200°C下保溫一小時。本發明還公開一種實現磨粒等高性改善的裝置，包括塞柱、薄套、剛性套、墊 塊，所述薄套、剛性套間為待處理的砂輪，塞柱位于薄套內，所述塞柱的內徑可徑向放 大。本發明的優點是由于提高砂輪磨粒的等高性，使盡可能多的磨料處在相同的 層面上，使更多的磨料能夠同時參與磨削，從而提高磨削效率并且從微觀上減低被磨工 件表面的高低不平，從而提高了該砂輪的制造精度。
圖1為本發明磨粒等高性改善處理裝置示意圖；圖2為本發明的砂輪示意圖；圖3為基體表面的前處理工序流程圖。
具體實施例方式如圖2所示，砂輪共分為四個部分帶錐孔10的砂輪支承體1 ；彈性薄壁套4 ； 與薄壁套相結合的無磨粒電鍍金屬層6;以及帶有磨粒2的電鍍金屬層；錐孔10設計是 為了達到與砂輪軸裝配時的同軸要求。(1).電鍍過程電鍍工藝過程主要分為基體及磨粒準備、鍍液調制、上砂和電鍍(底鍍、加厚 鍍)等，以及用于磨粒等高性改善的中期處理和相關鍍后處理工藝。鍍液采用不同硫酸 鎳含量的瓦特鎳(加入一定量的鈷離子能提高鍍層的硬度)，上砂鍍液鎳離子含量低有利 于降低磨料的密度增大磨料之間的空隙便于磨削時排屑，具體成份及參數如表1所示。表1
—上砂鍍液組成底鍍及加厚鍍液組成一 _ 六水硫酸鎳 240g/L — 六水硫酸鎳 280g/L
_ 硼酸40 g/L~~ 硼酸45 g/L
—七水硫酸鈷 20 g/L—七水硫酸鈷 30 g/L “ 六水氯化鎳 40 g/L 六水氯化鎳 45 g/L
—十二烷基硫酸鈉0. 08 g/L —十二烷基硫酸鈉0. 1 g/L 電鍍參i電鍍參數
Ph 值4.2 Ph 值4.2 溫度45-50°C 溫度50-55"C 電流密度0.5安/平方分米 電流密度1.5安/平方分米 攪拌方式過濾循環_ 攪拌方式過濾循環和鼓泡(2).電鍍過程中需要注意的有關問題①.必須對砂輪基體表面采用嚴格的前處理工序，如圖3所示；流程包括化學除油及水洗、堿性電解除油及水洗、酸性陽極電解及水洗、超 聲波清洗、弱酸活化、水洗后入鍍槽；②.需要對CBN磨粒進行嚴格篩選，減少顆粒的尺寸差分布；
③.利用化學處理過程(先將磨料放入丙酮溶液中并采用超聲波振蕩30分鐘，在 放入50%濃硝酸+50%濃硫酸中煮沸30分鐘)有效去除磨粒表面污漬，提高磨粒的潤濕 能力；④.砂輪尖角處采用大弧平滑接合，從而優化邊緣區域的電流分布；⑤.采用局部間斷上砂裝置，充分利用“散極”改變電流密度分布造成局部穩定 上砂區，可減少上砂時間1/3 1/2，而且很好地保證了上砂期間沉積鍍層的均勻性；⑥.加厚鍍 初期電鍍參數應適當降低；⑦.鍍后處理工藝具體步驟首先進行鉻酸鹽封閉處理，目的是提高鍍層的抗變色能力、延長耐 鹽霧試驗時間及耐蝕性能。再轉入101-2型電熱鼓風干燥箱在200°C下保溫一小時，可 大大減小氫脆傾向，使鍍層結合力提高4倍以上。(3).等高性中期處理中期處理是在底鍍上砂之后進行。圖1所示為利用外鍍磨粒的彈性薄套4的膨 脹和標準剛性套5的內擠壓作用，使鍍后切刃以標準剛性套5內表面為基準面重新改變切 刃在高度上的分布。彈性薄套4可沿墊塊底面自由滑動。薄套膨脹是利用特制塞柱通過 中心通孔可產生的均勻擠壓作用而獲得。設塞柱有效作用直徑為D ；彈性薄套4內徑為dl、外徑為d2 ；預鍍層半邊厚 度為Δι·3 ；磨粒3平均粒徑為d3 (最大值d3max，最小值d3min)；剛性套5內徑為d4 ； 墊塊2內徑為d5 ；固砂半邊厚度為r6。磨粒3最低突出高度為δ (以預鍍層為基準)。 操作工藝設計條件為①d4/2 < dl/D[ Δ r3+ (d2_dl) /2]+D/2+d3min < d4/2+ (d3min_ δ )；②d2+2 Δ r3+2d3max < d4 ；③dl < D ；④D < d5 < d2 ；⑤40% d3 < Δr6 < d3 ；⑥(d2_dl)/2< 10% dl(4).電鍍砂輪的質量測試與檢查單層電鍍CBN砂輪(60/70磨粒)經檢驗發現，砂輪的預鍍層和加厚鍍層色澤均 勻、鍍層平整，中期脹擠處理無磨粒破碎。尖角邊緣的鍍層與其它部位相比無明顯高出 現象。利用硬質鋼片往復刮磨砂輪工作面，磨粒基本無脫落。磨粒間距基本均勻，磨粒 邊緣間距分布在300 500 μ m。磨粒埋入率保持在60%，通過安排加厚鍍時間來控制。 將測試結果統計分析得到脹擠前磨粒高度差分布離散性很大，可達50 μ m左右。改善后 各磨粒突出高度差明顯減小，基本可控制在10 μ m甚至更低范圍內。在KOPP公司生產 的SK-Il外圓磨床上利用直徑18.4mm的單層電鍍CBN砂輪(60/70磨粒)磨削汽車轉 向泵氣缸內圓，測試磨削后的工件。結果表明在其它條件均不變的情況下，與普通電鍍 CBN砂輪相比，使用等高性改善的砂輪時其磨削功率略有提高，而工件加工表面粗糙度 則降低了約40%。
權利要求
1.一種高精密電鍍CBN砂輪制造工藝，包括如下步驟基體及磨粒準備、鍍液調 制、上砂和電鍍、磨粒等高性改善處理、鍍后處理工藝，其特征在于所述鍍液調制步 驟中上砂鍍液組成為六水硫酸鎳(NiSO4 · 6H20)240g/L、硼酸(H3PO3)40g/L、七 水硫酸鈷(CoSO4 · 7H20)20g/L、六水氯化鎳(NiCl2 · 6H20)40g/L、十二烷基硫酸 鈉(C12H25NaO4S) 0.08g/L ；底鍍及加厚鍍液組成為六水硫酸鎳(NiSO4 · 6H20) 280g/ L、硼酸(H3PO3) 45g/L、七水硫酸鈷(CoSO4 · 7H20)30g/L、六水氯化鎳 (NiCl2 · 6H20)45g/L、十二烷基硫酸鈉(C12H25NaO4S) O.lg/L。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述上砂和電鍍步驟中，上砂電鍍的 參數為Ph值4.2、溫度45-50°C、電流密度0.5安/平方分米、攪拌方式過濾循 環；底鍍及加厚鍍參數為Ph值4.2、溫度50-55°C、電流密度1.5安/平方分米、攪拌 方式為過濾循環和空氣鼓泡。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述基體及磨粒準備步驟中，所述 基體準備為化學除油及水洗、堿性電解除油及水洗、酸性陽極電解及水洗、超聲波清 洗、弱酸活化、水洗后入鍍槽；所述磨粒準備為首先對CBN磨粒進行嚴格篩選，減少 顆粒的尺寸差分布；其次進行化學處理先將磨料放入丙酮溶液中并采用超聲波振蕩30 分鐘，再放入50 %濃硝酸+50 %濃硫酸中煮沸30分鐘。
4.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述磨粒等高性改善處理步驟為利用 外鍍磨粒的彈性薄套的膨脹和標準剛性套的內擠壓作用，使鍍后切刃以標準剛性套內表 面為基準面重新改變切刃在高度上的分布。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述鍍后處理工藝為首先進行鉻酸 鹽封閉處理，再轉電熱鼓風干燥箱在200°C下保溫一小時。
6.—種實現權利要求4所述工藝的裝置，包括塞柱、薄套、剛性套、墊塊，所述薄 套、剛性套間為待處理的砂輪，塞柱位于薄套內，所述塞柱的內徑可徑向放大。
全文摘要
本發明公開一種高精密電鍍CBN砂輪制造工藝，包括如下步驟基體及磨粒準備、鍍液調制、上砂和電鍍、磨粒等高性改善處理、鍍后處理工藝，本發明的優點是由于提高砂輪磨粒的等高性，使盡可能多的磨料處在相同的層面上，使更多的磨料能夠同時參與磨削，從而能夠提高磨削效率并且從微觀上減低被磨工件表面的高低不平，進而實現了提高了電鍍CBN砂輪的制造精度的目的。
文檔編號C25D3/12GK102009391SQ20091018724
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者任虹, 毛儉, 王昆, 鄭永閣 申請人:沈陽中科超硬磨具磨削研究所