[发明专利]用于齿轮高效精密成形磨削的电镀CBN砂轮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磨料磨具设计制造领域，具体是一种用于齿轮高效精密成形磨削的电镀CBN砂轮及其制备方法。

背景技术

随着我国工业化的快速推进，齿轮的需求量呈几何级数增长，且对齿轮的质量要求越来越高。在精密齿轮制造工序中，需要使用砂轮对其齿坯形面进行成形磨削。当前市场上为齿轮进行成形磨削的砂轮在磨削线速度、进给量、磨后齿轮表面粗糙度上等几个方面存在不足。

实现齿轮高效精密成形磨削需要使用CBN砂轮。用于齿轮成形磨削的CBN砂轮按结合剂类型可以分为陶瓷结合剂CBN砂轮、金属结合剂CBN砂轮、电镀金属结合剂CBN砂轮。相对于前两种结合剂的CBN砂轮，电镀CBN砂轮在成形磨削方面具有明显优势。这种优势主要体现在以下几个方面：在其使用寿命内无需对砂轮进行修整仍可以保证形面的几何精度；磨料保持一定的出刃高度，直接和工件接触，从而使得磨削加工效率最高；使用电镀结合剂易于制造曲面、异形等复杂形面的砂轮，而不增加过多的制造成本。因此，电镀CBN砂轮特别适合用于复杂形面工件的高效精密成形磨削。其中，砂轮基体的结构设计、加工精度以及镀层厚度的控制是制造精密成形磨削电镀CBN砂轮的重要因素。

目前，国内制造的砂轮精度偏低，形状简单，高精度的砂轮则需要依赖进口。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中电镀CBN砂轮精度偏低，形状简单等问题，提供一种用于齿轮的快速成形磨削，使得加工的工件表面粗糙度达到Ra 0.4的电镀CBN砂轮及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于齿轮高效精密成形磨削的电镀CBN砂轮，包括碟形基体和其边缘的磨料区，所述磨料区的质量占基体总质量的4％~15%，所述磨料区上的磨料层截面形状为上底与两腰倒圆角的等腰梯形。

所述磨料区的质量占基体总质量的4％，所述等腰梯形的两腰与下底的夹角为60°，倒圆角的倒角半径r为0.1~0.5。

所述砂轮基体上距圆心R为25~27mm的同心圆弧上均匀分布有丝孔和圆孔。

所述的丝孔包括3个丝孔Ⅰ和3个丝孔Ⅱ，圆孔为6个。

用于齿轮高效精密成形磨削的电镀CBN砂轮的制备方法，先加工砂轮基体，然后将砂轮基体依次进行阴阳极交替电化学除油、夹具+静电吸附膜绝缘组装、阴阳极交替电解处理、冲击法预镀、上砂、加厚和电镀砂轮后处理。

所述的电镀砂轮后处理包括以下步骤：

1）将砂轮的圆弧磨料层平均划分为4-20个区域，将每个区域先后浸入活化液，深度为1-3mm，电流为密度1A*dm^-2，时间为3～10min；然后将砂轮取出进行清洗、烘干，圆弧上和平面上的出刃高度偏差在5%~15%；

2）将电镀砂轮整体进入活化液中，电流密度10A*dm^-2，电解时间20~30s；

3）将砂轮置入到电镀槽中，电流密度1A*dm^-2，电镀8~10min，电镀完成后将夹具和静电吸附膜拆卸，放进烘箱中，烘箱温度保持为75~85℃，时间100~130min。 

所述砂轮所用的磨料为CBN，粒度为50/60~170/200，镀层埋入率为50~60％，圆弧上和平面上的出刃偏差在小于20%。

所述的活化液为浓度20％的稀硫酸。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：1)本发明的碟形基体和其边缘的磨料区，所述磨料区的质量占基体总质量的4~15％，这种结构优化了砂轮的质量分布，使得磨料层在磨削工件过程中负载减轻，有助于提高砂轮的极限转速；加快了磨屑的排出和冷却液的渗透；

2）磨料层的截面形状为上底与两腰倒圆角的等腰梯形，两腰与下底的夹角为60°。倒圆角的倒角半径r为0.1~0.5增加了磨料层接触工件的面积，避免了点接触，从而减缓了砂轮给进时工件对其磨料的冲击。