CN103590090B - 一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀装置,它包括永久磁铁或电磁铁、模具、磨料颗粒、电极板、砂轮基体、电镀槽、电镀液、电源及其控制系统和镍板或类似电镀金属材料，永久磁铁或电磁铁位于模具的外侧，砂轮基体通过夹具与模具连接，使二者保持预定的正确相对位置关系，电极板位于模具和砂轮基体形成的缝隙的下方并与砂轮基体保持接触关系，上述电镀组件悬挂于电镀槽中，并用电源及控制系统将其中的电极板和镍板或类似电镀金属材料连接起来；一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法，它有八大步骤。本发明构思科学，工艺先进，在电镀及磨削加工技术领域里具有较好的实用价值和广阔地应用前景。

Description

一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法和装置，属于电镀及磨削加工技术领域。

背景技术

电镀砂轮是一种广泛应用的砂轮，目前主要采用外镀法和内镀法两种制造工艺。所谓的外镀法是指将超硬的金刚石磨料或CBN磨料通过电镀方式直接包附在砂轮基体上的一种电镀方法。内镀法是指先将磨料采用与外镀法相同的工艺将磨料粘附在一个与要求制造的砂轮外形状相同但凹凸性相反的模具内腔中，然后采用低熔点合金在砂轮基体和电镀好磨料的模具内腔之间的缝隙中进行填充，使模具和砂轮基体连接成一体，连接起来最后将模具采用切削方法予以切除，这样磨料通过电镀层和低熔点金属粘附在砂轮基体上。外镀法工艺简单，成本极低，但是因为磨料的高度不一致，砂轮表面磨料的最接近设计廓形的点到理论砂轮外型的距离不一致，这样就导致部分磨料一直不会发挥作用，只有极少数的较高的磨料能在磨削过程发挥作用，这样导致砂轮寿命短、磨削表面粗糙度大、磨削效率低等严重不足。内镀法电镀工艺先需要将磨料电镀在模具上，然后需要将模具全部加工去除，且需要采用低熔点合金将电镀磨料与砂轮基体连接起来，其优点是精度很高，但是制造成本也很高，且在磨削力和磨削温度作用下容易变形，因此难以在工程中推广应用。

发明内容

本发明提供一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法和装置，它是一种不同于传统内镀法和外镀法的电镀砂轮制造工艺和装置，用于制造回转型的具有复杂母线的周磨用砂轮、端磨用砂轮、砂轮修整器、具有复杂结构的蜗杆砂轮、齿轮形砂轮以及用于组合成不同结构复杂砂轮的电镀砂轮块。

（1）本发明一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀装置,图1为纵向电镀法（纵镀法）电镀砂轮装置结构图。图中，件1为永久磁铁或电磁铁，用于使贯穿模具的磁力线去吸附涂覆了铁等铁磁性材料的磨料颗粒,件2为用于固定磨料的模具，其一个侧面或内表面为与被电镀砂轮的最终外形一致但凹凸性相反的零件，在用于制造砂轮时，其内表面与被电镀砂轮的理论外廓表面具有高度几何一致性，它通常由2块以上组合而成，例如当模具由4块组合而成时，电镀完成后比较容易从砂轮基体6上脱开。件3和3’为磨料颗粒，它可以是被涂覆了铁等铁磁性材料的颗粒，也可以是未经涂覆的磨料颗粒(需要借助离心力实现在模具表面的贴附)。件4镍电镀层，其高度会在电镀过程中跟随电镀液表面的升高而升高。件5为电极板，其特点是只有上表面上与电镀区相应的区域具有可导电性，其它部分需要被涂覆绝缘材料以防止其被电镀上镍层。件6为砂轮基体，为了保证电解液能及时进入电镀区，其经线方向上应开设预定尺寸的通液槽，并保证该槽在电镀过程中一直保持通畅。件7为电镀槽，为敞口箱式容器，用于安装被电镀砂轮基体、模具、夹具和盛电镀液。件8为电镀液,其特点在于电镀液液面高度需要不断地提高且其速度与电镀沉积速度基本一致。件9为电源及其控制系统,件10为用于电镀的镍板或其它类似电镀金属材料。它们之间的位置连接关系是永久磁铁或电磁铁1位于模具2的外侧，用于固定经过电镀的表面具有极薄且厚度均匀的铁磁性金属的磨料颗粒3及3’，使之紧贴于模具2的型面上，模具表面应为绝缘材料。砂轮基体6通过夹具（未示出）与模具2连接，使二者保持预定的正确相对位置关系（如同心关系）。电极板5位于模具2和砂轮基体6形成的缝隙的下方并与砂轮基体6保持接触关系，但模具2可分成若干块以保证有缝隙能让电镀液在上升过程中能始终进入电镀区。上述由砂轮基体6和模具2等形成的电镀组件可悬挂于电镀槽7中，并用电源及控制系统9将其中的电极板5和镍板或其它类似电镀金属材料10连接起来，随着电镀过程的进行不断改变电镀液的高度H即可实现通过电镀将磨料颗粒3利用镍板或其它类似金属材料10的离子将其固定于砂轮基体6上，磨料的外部形状由模具2和永久磁铁或电磁铁1共同确定。电镀完成后拆除模具2、永久磁铁或电磁铁1，然后利用电解方法去除掉表面层的电镀金属即可形成砂轮的容屑空间。

其中，当砂轮基体本身可作为电极时，该装置可以不需要电极板。

其中，当被电镀磨料不具有铁磁性涂层时，还需要安装一个回转装置带动被电镀的砂轮等一起旋转。

（2）本发明一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：利用超硬磨料电镀工艺或喷涂工艺在磨料外表面上涂覆一层铁或其它铁磁性材料；

步骤二：将带有铁磁性材料涂层的磨料均匀涂布于由模具2和永久磁铁或电磁铁1组成的多个模具块内表面上；

步骤三：将一组多块模具2围绕砂轮基体6进行组装，并构成一个完整的环状模具，利用一个夹具同时从上方固定所述的砂轮基体6、永久磁铁或电磁铁1和模具2,确保模具2的内表面中心线与砂轮基体6的中心线重合。

步骤四：在砂轮基体6的下方连接上一块电极板5，将由夹具、永久磁铁或电磁铁1、模具2、砂轮基体6等组成的砂轮电镀工装安装在电镀槽7中；

步骤五：将砂轮电镀工装上的电极5与镍板或其它类似电镀金属材料10通过电源及其控制系统9联系起来，将电镀液8液面升高到电极板5的上表面以上预定位置开始电镀；

步骤六：测量电镀层的高度方向位置并及时增加电镀液8的高度，不断改变该高度直到将所有磨料颗粒3和3’全部用镍电镀层4覆盖；

步骤七：拆除电镀工装并将模具2从砂轮基体6上脱开；

步骤八：采用电解方法将砂轮基体6表面镍电镀层4的一部分去除，使磨料颗粒3和3’顶部暴露出来。

（3）优点及功效：本发明一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法和装置，其优点是可以具有内镀法保证砂轮磨料等高性的特点，可制造出高精度砂轮，同时模具可以拆卸，避免了内镀法利用车削等方法去除模具导致的巨大浪费，因此成本显著降低，应与外镀法基本相当。因此本发明是一种全新的电镀方法可用于制造任意复杂形状的砂轮。

附图说明

图1纵向电镀法（纵镀法）电镀加工砂轮装置的原理及结构图

图2A为周磨砂轮电镀磨料定位固定状态示意图

图2B为周磨砂轮纵镀方法电镀过程开始状态示意图

图2C为周磨砂轮纵镀方法电镀过程中间状态示意图

图2D为周磨砂轮纵镀方法电镀过程结束状态示意图

图2E为周磨砂轮纵镀方法电镀拆除夹具后状态示意图

图2F为周磨砂轮纵镀方法表面电解形成容屑空间后状态示意图

图3A为端磨砂轮电镀磨料定位固定状态示意图

图3B为端磨砂轮纵镀方法电镀过程开始状态示意图

图3C为端磨砂轮纵镀方法电镀过程中间状态示意图

图3D为端磨砂轮纵镀方法电镀过程结束状态示意图

图3E为端磨砂轮纵镀方法电镀拆除夹具后状态示意图

图3F为端磨砂轮纵镀方法表面电解形成容屑空间后状态示意图

图中符号说明如下:

1永久磁铁或电磁铁；2模具；3和3’为磨料颗粒；4镍电镀层；5电极板；6砂轮基体；7电镀槽；8电镀液；9电源及其控制系统；10镍板或类似电镀金属材料。

a1永久磁铁或电磁铁;a2模具;a3磨料颗粒;a4镍电镀层;a5电极板;a6砂轮基体；

b1永久磁铁或电磁铁;b2模具;b3磨料颗粒;b4镍电镀层;b5电极板;b6砂轮基体；

H1电镀过程开始时的电镀液的高度；H2电镀过程结束时的电镀液的高度；H电镀过程中间状态的电镀液的高度。

具体实施方式

见图1，本发明一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀装置,该装置由永久磁铁或电磁铁1、模具2、磨料颗粒3和3’、镍电镀层4、电极板5、砂轮基体6、电镀槽7、电镀液8、电源及其控制系统9和镍板或类似电镀金属材料10组成，它们之间的位置连接关系是永久磁铁或电磁铁1位于模具2的外侧，用于固定经过电镀的表面具有极薄且厚度均匀的铁磁性金属的磨料颗粒3和3’，使之紧贴于模具2的型面上，模具表面应为绝缘材料。砂轮基体6通过夹具（未示出）与模具2连接，使二者保持预定的正确相对位置关系（如同心关系）。电极板5位于模具2和砂轮基体6形成的缝隙的下方并与砂轮基体6保持接触关系，但模具2可分成若干块以保证有缝隙能让电镀液8在上升过程中能始终进入电镀区。上述由砂轮基体6和模具2等形成的电镀组件可悬挂于电镀槽7中，并用电源及控制系统9将其中的电极板5和镍板或类似电镀金属材料10连接起来，随着电镀过程的进行不断改变电镀液8的高度H即可实现通过电镀将磨料颗粒3和3’利用镍板或类似电镀金属材料10的离子将其固定于砂轮基体6上，磨料的外部形状由模具2和永久磁铁或电磁铁1共同确定。电镀完成后拆除模具2、永久磁铁或电磁铁1，然后利用电解方法去除掉表面层的电镀金属即可形成砂轮的容屑空间。

其中，当砂轮基体6本身可作为电极时，该装置可以不需要电极板5。

其中，当被电镀磨料不具有铁磁性涂层时，还需要安装一个回转装置带动被电镀的砂轮等一起旋转。

本发明一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：利用超硬磨料电镀工艺或喷涂工艺在磨料外表面上涂覆一层铁或其它铁磁性材料；

步骤二：将带有铁磁性材料涂层的磨料均匀涂布于由模具2和永久磁铁或电磁铁1组成的多块模具2内表面上；

步骤三：将一组多块模具2围绕砂轮基体6进行组装，并构成一个完整的环状模具，利用一个夹具同时从上方固定所述的砂轮基体6、永久磁铁或电磁铁1和模具2,确保模具2的内表面中心线与砂轮基体6中心线重合。

步骤四：在砂轮基体6的下方连接上一块电极板5，将由夹具、永久磁铁或电磁铁1、模具2、砂轮基体6等组成的砂轮电镀工装安装在电镀槽7中；

步骤五：将砂轮电镀工装上的电极板5与镍板或类似电镀金属材料10通过电源及其控制系统9联系起来，将电镀液8液面升高到电极板5的上表面以上一预定位置开始电镀；

步骤六：测量电镀层的高度方向位置并及时增加电镀液8的高度，不断改变该高度直到将所有磨料颗粒3和3’全部用镍电镀层4覆盖；

步骤七：拆除电镀工装并将模具2从砂轮基体6上脱开；

步骤八：采用电解方法将砂轮基体6表面镍电镀层4的一部分去除，使磨料颗粒3和3’顶部暴露出来。

电镀砂轮一般可以分为周磨用砂轮和端磨用砂轮。事实上，除直接在砂轮基体6上通过电镀方式制造出砂轮的方式外，也可以采用组装方式制造砂轮，此时需要提前将砂轮制作成砂轮块，有如刀具制造过程中的可转位刀片。可转位刀片因可以大批量制造而成本低廉，如果采用类似方法制造砂轮则可望将砂轮的成本大幅度降低，因此也可以带来砂轮工具制造的深刻变化。砂轮块的制作工艺可以认为是周磨砂轮制造的特例，因此利用纵镀法制造电镀砂轮的方法有两种，即如图2A-F所示的周磨砂轮制造方法和图3A-F所示的端磨砂轮纵镀制造方法。图2B-D为周磨用砂轮的纵镀流程。此时工件轴线应沿着垂直方向放置，图中的各件号去掉b后的序号和意义与图1中的各件号意义相同.电镀时，可采用一种夹具将砂轮基体和模具同时连接起来，保证二者具有正确的相对位置，夹具的位置一般处于砂轮的上方（未示出）。当磨料未经铁磁性材料涂覆时，此时装置中的磁铁失去作用，此时需要在夹具上部增加一回转轴驱动夹具带着砂轮基体等高速回转起来，确保磨料颗粒b3紧紧贴覆于模具b2的内表面上。图2(B)、2（C）、2(D)分别为利用与图1相同的电镀系统纵向电镀砂轮工作面至不同高度的情况，图2(E)为拆除了夹具和模具后的砂轮半成品外形，图2(F)为采用电解方法去除了电镀层的一部分使磨料暴露出来后的情况。当砂轮轴线与砂轮工作面的相对位置精度需要进一步提高时，可在电解前根据砂轮工作面对砂轮轴线进行修正。图3B-D为端磨砂轮纵镀时的流程图。此时工件轴线应沿着水平方位放置，图中的各件号去掉b后的序号和意义与图1中的各件号意义相同。电镀时，可采用一种夹具将砂轮基体和模具同时连接起来，保证二者具有正确的相对位置，夹具的位置一般处于砂轮基体和模具的上方（未示出）。当磨料未经铁磁性材料涂覆时，此时装置中的磁铁失去作用，此时需要在夹具上部增加一回转轴同时驱动沿圆周方向分布的多个夹具带着多个砂轮基体高速回转起来，确保磨料颗粒b3紧紧贴覆于模具b2的型腔表面上。图3(B)、3（C）、3(D)分别为利用与图1相同的电镀系统纵向电镀砂轮工作面至砂轮径向不同位置时的情况，图3(E)为拆除了夹具和模具后的砂轮半成品外形，图3(F)为采用电解方法去除了电镀层的一部分使磨料暴露出来后的情况。当砂轮轴线与砂轮工作面的相对位置精度需要进一步提高时，可在电解前根据砂轮工作面对砂轮轴线进行修正。

Claims (1)

1.一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一：利用超硬磨料电镀工艺或喷涂工艺在磨料外表面上涂覆一层铁或其它铁磁性材料；

步骤二：将带有铁或其它铁磁性材料涂层的磨料均匀涂布于由模具(2)和永久磁铁或电磁铁(1)组成的复数个模具内表面上；

步骤三：将一组模具(2)围绕砂轮基体(6)进行组装，并构成一个完整的环状模具，利用一个夹具同时从上方固定所述的砂轮基体(6)、永久磁铁或电磁铁(1)和模具(2)，确保模具(2)的内表面中心线与砂轮基体(6)的中心线重合；

步骤四：在砂轮基体(6)的下方连接上一块电极板(5)，将由夹具、永久磁铁或电磁铁(1)、模具(2)、砂轮基体(6)组成的砂轮电镀工装安装在电镀槽(7)中；

步骤五：将砂轮电镀工装上的电极板(5)与镍板通过电源及其控制系统(9)联系起来，将电镀液(8)液面升高到电极板(5)的上表面以上预定位置开始电镀；

步骤六：测量电镀层的高度方向位置并及时增加电镀液(8)的高度，不断改变该高度直到将所有磨料颗粒(3和3’)全部用镍电镀层(4)覆盖；

步骤七：拆除电镀工装并将模具(2)从砂轮基体(6)上脱开；

步骤八：采用电解方法将砂轮基体(6)表面镍电镀层(4)的一部分去除，使磨料颗粒(3和3’)顶部暴露出来。