天然金剛石滾輪制造與修整

摘 要：自從生產金剛石滾輪以來就一直在生產人造金剛石滾輪，為了延長滾輪的使用壽命，滿足客戶的需求，我們又開始制造天然金剛石滾輪，并首先應用在民品生產上。同時又對金剛石滾輪的精度修整進行了初步探討和嘗試。文章詳述其制造與修整工藝。

關鍵詞：天然金剛石滾輪；制造方法；修整工藝

1 引言

人造金剛石滾輪的研制成功，推動了緩進給磨削的發展。然而，就其人造金剛石滾輪的應用范圍、使用壽命、生產效率而言，它有很多不足之處。而天然金剛石滾輪是成型修整工具的發展方向，在許多方面都優于人造金剛石滾輪。為了發展金剛石滾輪的科研成果和進一步增加經濟效益，提出研制天然金剛石滾輪課題。現將我們研制過程及精度修整工藝綜述如下。

2 天然金剛石滾輪的制造原理

目前國內外采用三種制造方法，即外鍍法、粉末冶金燒結法、內鍍法。

2.1 外鍍法

雖然天然金剛石在使用前經過嚴格篩選，但是金剛石晶型不一樣，在工件表面上隨機排列后產生不等高現象，見圖1。所以用此方法生產的金剛石滾輪精度很低，一般適用于無精度要求的簡單型面工件加工上。如工件有精度要求，需對滾輪進行修整后才能使用。

2.3 內鍍法

內鍍法制造金剛石滾輪采用兩種工藝方法進行。

2.3.1 隨機埋砂法

將天然金剛石隨機地分布在陰模內型面上，然后進行鍍鎳，在陰模中間放入鋼制芯軸，在芯軸與鎳層之間加入填充物，然后加工芯軸并去除陰模。用此方法制造的金剛石滾輪能獲得很高精度，在一般情況下滾輪不需要修整，是目前制造高精度復雜型面滾輪的唯一辦法。

2.3.2 手置上砂法

手置上砂法與隨機埋砂法所不同的就是用人工將金剛石按一定方向擺放在陰模內型面上。手置上砂工具是自設的，其工作原理是利用負壓原理將天然金剛石吸附在注射針頭上。將金剛石放置在陰模內壁上。此方法適用于較大顆粒的金剛石滾輪制造上。其優點是：金剛石擺放均勻并可根據改變不同間距來控制金剛石密度，達到砂輪理想的表面粗糙度，這一點對于加工不同材料、不同硬度、不同精度的零件是非常必要的。

但是用此方法制造的滾輪精度不如隨機埋砂法，其原因是：①膠層厚度一般為0.005mm左右，是影響滾輪精度的主要原因。一般情況下，用手置上砂的滾輪精度最好時只能達到±0.005mm，再高的精度必須靠修整來保證。②手置法對一些小的圓弧和尖角是無法擺放金剛石的。所以這種置砂法是有局限性的。

3 金剛石滾輪的修整

以上所論述上砂方法，如：外鍍法、粉末冶金燒結法和手置法所制造的金剛石滾輪精度較低，如想達到高精度必須對滾輪進行修整。而對埋砂法制造的滾輪，雖然能達到較高精度，但是在整個加工過程中，影響精度的因素很多，如：樣板刀的彈性變形，車床精度與剛性不足，鍍層應力變形等等。雖然在加工過程中給予嚴格控制，但也往往由上述原因造成滾輪尺寸超差。根據西德WINTER公司資料介紹，金剛石滾輪有以下幾種修整方法：

3.1 采用碳化硅砂輪修整法：選用砂輪粒度為100～180#綠碳化硅，硬度為中軟。修整砂輪速度為Vs=30～40米/秒，被修滾輪速度為Vd=10米/秒。

3.2 擠壓修整法：采用YG8硬質合金滾子對準被修型面，輕輕滾壓。

3.3 電火花修整法：采用臥式雙軸電火花設備，并附投影光學系統。

3.4 金剛石砂輪修整法：目前國外已有專門的金剛石滾輪修整設備，根據我們公司現有條件，我們只能采用金剛石砂輪修整法對滾輪進行修整，這只適用于簡單型面，對復雜型面還無法修整。舉例如下：

3.4.1 被加工零件技術條件

名稱：軸；材料：40Cr；硬度：HRC40～45；尺寸：4-R2.06+0.05、R深0.43±0.005；R中心距10±0.003；4-R中心距60±0.005；R著色檢查85%以上。

3.4.2 修整滾輪原因：

經試磨后檢查工件，發現4-R2.06小0.01mm，需給予修整至R2.08，見圖3、圖4。

4 結束語

因為修整砂輪是金屬結合劑制造的，無論是結合劑的硬度和金剛石的強度粒度均不如金剛石滾輪，所以在修磨時修整砂輪磨損很快，需經常對其進行修整。因上述原因我們沒有采用程序控制，用手動進給方法進行跟蹤修整。修整后的滾輪需經外圓磨床對砂輪進行修磨，再用砂輪磨削試棒，然后用儀器和著色檢查，如此反復數十次，最終達到了技術要求。

綜上所述，通過研制天然金剛石滾輪和對天然金剛石滾輪的修整，從中學到了很多知識，也積累了許多經驗。同時也了解了我們的工藝水平、設備均存在許多問題，目前公司某型號滾輪尚存在質量問題，我們還需要研究修整工藝，這對今后確保公司生產任務合格產出，發展金剛石滾輪的科研成果，增加經濟效益都是非常重要的。

參考文獻

[1]電鍍原理.機械工業出版社.