天然金刚石滚轮制造与修整

天然金刚石滚轮制造与修整
自从生产金刚石滚轮以来就一直在生产人造金刚石滚轮，为了延长滚轮的使用寿命，满足客户的需求，我们又开始制造天然金刚石滚轮，并首先应用在民品生产上。

同时又对金刚石滚轮的精度修整进行了初步探讨和尝试。

文章详述其制造与修整工艺。

标签：天然金刚石滚轮；制造方法；修整工艺
1 引言
人造金刚石滚轮的研制成功，推动了缓进给磨削的发展。

然而，就其人造金刚石滚轮的应用范围、使用寿命、生产效率而言，它有很多不足之处。

而天然金刚石滚轮是成型修整工具的发展方向，在许多方面都优于人造金刚石滚轮。

为了发展金刚石滚轮的科研成果和进一步增加经济效益，提出研制天然金刚石滚轮课题。

现将我们研制过程及精度修整工艺综述如下。

2 天然金刚石滚轮的制造原理
目前国内外采用三种制造方法，即外镀法、粉末冶金烧结法、内镀法。

2.1 外镀法
虽然天然金刚石在使用前经过严格筛选，但是金刚石晶型不一样，在工件表面上随机排列后产生不等高现象，见图1。

所以用此方法生产的金刚石滚轮精度很低，一般适用于无精度要求的简单型面工件加工上。

如工件有精度要求，需对滚轮进行修整后才能使用。

2.3 内镀法
内镀法制造金刚石滚轮采用两种工艺方法进行。

2.3.1 随机埋砂法
将天然金刚石随机地分布在阴模内型面上，然后进行镀镍，在阴模中间放入钢制芯轴，在芯轴与镍层之间加入填充物，然后加工芯轴并去除阴模。

用此方法制造的金刚石滚轮能获得很高精度，在一般情况下滚轮不需要修整，是目前制造高精度复杂型面滚轮的唯一办法。

2.3.2 手置上砂法
手置上砂法与随机埋砂法所不同的就是用人工将金刚石按一定方向摆放在阴模内型面上。

手置上砂工具是自设的，其工作原理是利用负压原理将天然金刚
石吸附在注射针头上。

将金刚石放置在阴模内壁上。

此方法适用于较大颗粒的金刚石滚轮制造上。

其优点是：金刚石摆放均匀并可根据改变不同间距来控制金刚石密度，达到砂轮理想的表面粗糙度，这一点对于加工不同材料、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滚轮精度不如随机埋砂法，其原因是：①胶层厚度一般为0.005mm左右，是影响滚轮精度的主要原因。

一般情况下，用手置上砂的滚轮精度最好时只能达到±0.005mm，再高的精度必须靠修整来保证。

②手置法对一些小的圆弧和尖角是无法摆放金刚石的。

所以这种置砂法是有局限性的。

3 金刚石滚轮的修整
以上所论述上砂方法，如：外镀法、粉末冶金烧结法和手置法所制造的金刚石滚轮精度较低，如想达到高精度必须对滚轮进行修整。

而对埋砂法制造的滚轮，虽然能达到较高精度，但是在整个加工过程中，影响精度的因素很多，如：样板刀的弹性变形，车床精度与刚性不足，镀层应力变形等等。

虽然在加工过程中给予严格控制，但也往往由上述原因造成滚轮尺寸超差。

根据西德WINTER公司资料介绍，金刚石滚轮有以下几种修整方法：
3.1 采用碳化硅砂轮修整法：选用砂轮粒度为100～180#绿碳化硅，硬度为中软。

修整砂轮速度为Vs=30～40米/秒，被修滚轮速度为Vd=10米/秒。

3.2 挤压修整法：采用YG8硬质合金滚子对准被修型面，轻轻滚压。

3.3 电火花修整法：采用卧式双轴电火花设备，并附投影光学系统。

3.4 金刚石砂轮修整法：目前国外已有专门的金刚石滚轮修整设备，根据我们公司现有条件，我们只能采用金刚石砂轮修整法对滚轮进行修整，这只适用于简单型面，对复杂型面还无法修整。

举例如下：
3.4.1 被加工零件技术条件
名称：轴；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着色检查85%以上。

3.4.2 修整滚轮原因：
经试磨后检查工件，发现4-R2.06小0.01mm，需给予修整至R2.08，见图3、图4。

4 结束语
因为修整砂轮是金属结合剂制造的，无论是结合剂的硬度和金刚石的强度粒度均不如金刚石滚轮，所以在修磨时修整砂轮磨损很快，需经常对其进行修整。

因上述原因我们没有采用程序控制，用手动进给方法进行跟踪修整。

修整后的滚轮需经外圆磨床对砂轮进行修磨，再用砂轮磨削试棒，然后用仪器和着色检查，如此反复数十次，最终达到了技术要求。

综上所述，通过研制天然金刚石滚轮和对天然金刚石滚轮的修整，从中学到了很多知识，也积累了许多经验。

同时也了解了我们的工艺水平、设备均存在许多问题，目前公司某型号滚轮尚存在质量问题，我们还需要研究修整工艺，这对今后确保公司生产任务合格产出，发展金刚石滚轮的科研成果，增加经济效益都是非常重要的。

参考文献
[1]电镀原理.机械工业出版社.。