CN1184056C - 电镀砂轮及其制造设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种电镀砂轮及其制造设备和方法，多个磨粒固定在金属结合相中，磨粒层在其中央部分具有高磨粒密度，在其周边部分具有低磨粒密度。对砂轮基底上除了那些将形成磨粒层部分的区域之外均遮盖上包含有遮覆部分的遮覆元件；使所述遮覆部分形成有倾斜表面，该倾斜表面随着远离其与砂轮基底的接触部分而扩展到非遮覆区域的空间内；将砂轮基底浸入金属电镀液，将砂轮基底与阳极接触以通电，通过金属电镀的方法将磨粒固定在砂轮基底的非遮覆区域上。

Description

电镀砂轮及其制造设备和方法

技术领域

本发明涉及一种电镀砂轮及其制造方法和设备。

背景技术

通常，当通过采用遮覆元件在砂轮基底(基层金属)上进行电镀以形成所需形式的磨粒层时，主要采用电镀方法来作为电镀砂轮的制造方法。例如，上述方法如下所述。

首先，如图13所示，除了那些需要形成所需磨粒层的区域之外，砂轮基底(基层金属)1的表面1a被遮覆元件2遮盖，所示砂轮基底1浸入电镀液中且将表面1a设置为朝上。

下一步，将超级磨粒3散布在表面1a的非遮覆区域1b上。另外，通过在表面1a和设置在表面1a对面的阳极之间通电、同时将磨石基底1连接到电源阴极而沉积金属电镀层4，从而将超级磨粒3固定。另外，再去除遮覆元件2，并如图14所示，获得了其中在磨石基底1上制有单一磨粒层5的电镀砂轮6。

但是，在用上述方法制成的电镀砂轮6中，会产生以下问题。作为遮覆元件2和磨粒层5之间的边界的边缘部分5a比中央部分要高，从而在金属电镀相4中变得较厚。结果是在边缘部分5a处形成了毛刺，或者固定在边缘部分而不是所述中央部分的超级磨粒3伸出。因此，会产生刮伤工件材料的缺点，或者在磨削时磨削精度降低。另外，还有一个缺点是所述磨石的寿命降低了，这是因为边缘部分5a很容易在磨削时破碎。

另外，遮覆部分2就象一个薄片或一层薄膜，根据制成的磨粒层5的结构，遮覆部分2必须通过照相制版等工艺制成。另外，产生了制造费用高的问题，这是因为在设置所述遮覆元件2时必须精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种电镀砂轮，在前述条件下，它具有锋利的磨削特性以及较长的工具寿命。

另外，本发明的其他目的是提供一种制造方法及其设备，它能够以较低费用很容易地生产具有锋利磨削特性和较长工具寿命的电镀砂轮。

在具有磨粒层部分的电镀砂轮中，其中许多磨粒粘结在金属结合相中，本发明的电镀砂轮的特征在于，磨粒层部分在中央部分具有较高的磨粒密度，而在周边部分具有相对低的磨粒密度。

通过在中央部分将磨粒层部分的磨粒设置得较为密集能够提高磨粒的寿命。另外，通过在周边部分较疏散地设置磨粒，也能保持磨粒的锋利度以防止磨削屑堵塞。

另外，本发明的电镀砂轮的特征在于，在具有磨粒层部分的电镀砂轮中，金属结合相的厚度在中央部分较厚，然后向着周边部分逐渐减小，在所述磨粒层部分中，多个磨粒固定在金属结合相中。

由于磨粒层部分的厚度从中央部分向着周边部分逐渐减小，所以在磨削时在所述磨粒层部分的边缘部分不会产生毛刺等，使得工件材料不会损伤并能获得良好的磨削性能。

另外，将磨粒层部分制成多个相互隔开的部分也是可以接受的。

由于未形成磨粒层部分的非磨粒部分在每一磨粒层部分之间与隔离部分相连，所以磨削屑能够从这些非磨粒部分顺畅地排出，上述非磨粒部分可用作排出通道。因此，有效地防止了堵塞并提高了锋利度。

另外，将多个磨粒层部分制成相互隔离的方式也是可以接受的，上述磨粒层部分相互连接，磨粒分布并固定在连接部分。

通过这种方式，防止了连接部分发生堵塞并且能够在每一磨粒层部分保持良好的锋利度。

另外，本发明电镀砂轮的制造设备的特征在于以下步骤。即，

对磨石基底上除了那些将形成磨粒层部分的区域之外均遮盖上遮覆元件，将所述基底浸入电镀液，将基底连接到阴极上，将阳极设置在所述基底的相反一侧，通过金属电镀方法而将磨粒固定在所述基底的非遮覆区域上。另外，该设备的特征还在于，遮覆元件包括多个遮覆部分，所述遮覆部分制成类似倾斜表面的形式，其中所述遮覆部分随着远离其在磨石基底上的接触部分而扩展到非遮覆区域的空间内。

在用金属电镀方法来固定磨粒时，磨粒在非遮覆区域的中央部分中的密度较高，而磨粒散布在非遮覆区域的周边部分中的密度较低，这是因为存在着遮覆部分的倾斜表面，磨粒不能进入磨石基底和遮覆部分之间的边界附近区域。另外，因为电流被多个遮覆部分的倾斜表面围绕着，所以随着接近磨石基底，电镀电流的密度在中央部分相对较大，而在周边部分变得较小。因此，金属结合相沉积形成以下形式，即它从中央部分到周边部分的厚度减小。结果是在金属结合相的边缘部分无法形成毛刺等，或者磨粒不会以伸出状态固定。

本发明的电镀砂轮的制造方法以下述方式进行，即在磨石基底上除了那些将形成磨粒层部分的区域之外均对所述砂轮进行遮盖，并形成遮覆部分，这些遮覆部分处于遮覆元件中，就象倾斜的表面，并随着远离磨石基底而在非遮覆区域上向外扩展。然后，将所述砂轮基底浸入电镀液，并通过连接到阴极上而通电，以用金属电镀的方法而将磨粒固定在磨石基底的非遮覆区域上。

附图说明

图1是由本发明第一实施例形成的电镀砂轮的局部纵剖视图；

图2是图1所示电镀砂轮的磨粒层部分的局部平面图；

图3是表示将遮覆元件施加到磨石基底表面上的状态的局部平面图；

图4是图3所示遮覆元件和磨石基底的A-A纵剖视图；

图5是表示将超级磨粒散布在图4所示非遮覆区域上的状态的纵剖视图；

图6是表示用金属电镀的方法将施加到非遮覆区域上的超级磨粒固定的状态的纵剖视图；

图7(a)表示了遮覆元件所面对的非遮覆区域上的电流分配情况；

图7(b)表示了对应于图(a)所示的电流分配情况，通过金属电镀方法而形成的沉积金属的厚度分配情况；

图8是表示了与图4相同的第二实施例中，遮覆部分和用金属电镀方法固定的超级磨粒的状态的纵剖视图；

图9是表示了与图4相同的第三实施例中，遮覆部分和用金属电镀方法固定的超级磨粒的状态的纵剖视图；

图10是采用图9所示遮覆元件获得的磨粒层部分的平面图；

图11是表示了与图4相同的第三实施例中遮覆部分的改进形式的纵剖视图；

图12是表示了第三实施例中的遮覆部分的纵剖视图；

图13是表示了通过传统电镀砂轮制造方法将超级磨粒施加到带有遮覆部分的磨石基底上的状态的主要部分的纵剖视图；

图14是采用图13所示的遮覆部分制造的电镀砂轮的局部纵剖视图。

具体实施方式

下文将参考附图对本发明的实施例进行说明。图1至7与第一实施例相关。图1是电镀砂轮的局部纵剖视图，图2是图1所示电镀砂轮的平面图，图3至7是电镀砂轮的制造方法。图3是表示将遮覆元件施加到磨石相17固定下来。因此，磨粒层13形成了类似于网状的结构，从而使多个磨粒层12通过每一顶部以桥状部分9相连。

该实施例中的电镀砂轮10具有上述结构，下面参照图3至图7对这一电镀砂轮10的制造方法进行描述。

首先，在磨石基底11的表面11a上设置遮覆元件18，这样在基底11上形成了磨粒层。如图3和图4所示，该遮覆元件18包括多个由非传导件(例如塑料)制成的遮覆部分19，所述遮覆部分19呈半球形，并且最好具有较大的特定重力，以便能够浸入金属电镀液中。遮覆元件18被封装好，以便在设置为平面的每一遮覆部分19的大致圆形平面19a处相互接触，并且设置成半球19a的顶部与磨石基底11的表面11a接触的形式。另外，下述情况也是可以接受的，即每一遮覆元件18相互连接，以在设置成平面的每一遮覆部分19的大致圆形平面19a的每一接触点处相互靠近。

另外，磨石基底11与遮覆元件18一起浸入电解金属电镀液中，表面11a设置成水平向上的形式。

在这种状态下，在三个遮覆部分19、19和19之间形成了大致为三角形的间隙20，图3表示了其平面图，并且超级磨粒14从这些间隙20中掉落在磨石基底11的表面11a的非遮覆区域11b中，如图5所示。在供给超级磨粒14的情况下，如果磨石基底11和遮覆元件18一起振动，则超级磨粒14就能更为有效地坠落。

对应于间隙20的磨石基底11的非遮覆区域11b在整体上比间隙20更宽，间隙20是由于遮覆部分19具有半球形表面19a而导致的，在这种状态下，对应于相互隔开的相邻间隙20和20的非遮覆区域11b和11b相互连续。由于超级磨粒14覆盖在除了遮覆部分19的半球表面19a区域以外的非遮覆区域11b上，所以超级磨粒14在与非遮覆区域11b的间隙20相对的中央部分处的设置密度较大。另一方面，在周边部分，由于半球表面19a的凸面上的倾斜表面在非遮覆区域11b上展开，所以将超级磨粒调节为较少的数量，使得设置密度变得较小。

下一步，将磨石基底11连接到电源阴极上，电流穿过表面11a和设置在表面11a对面的阳极(未表示)之间，包含镍等的第一金属电镀相15被沉积以固定超级磨粒14。此时，第一金属电镀相15的厚度被多个形成间隙20的遮覆部分19的每一半球面19b控制。

这样，如图7(a)所示，在电解金属电镀液中的阳极和阴极之间，从阳极流到阴极(磨石基底11)的电流从间隙20的进口沿着遮覆部分19的半球形部分19b向着非遮覆区域11b象一把展开的扇子一样扩散。因此，在非遮覆区域11b的中部，电流密度变得较大，而在周边部分，电流密度较小，使得第一金属电镀相15形成类似小山的形状，其中金属电镀层在中央部分12a处较厚，而沿着电流密度的方向逐渐向周边部分12b减小。在第一金属电镀相15的周边部分12b处，金属电镀层的厚度被遮覆部分19的半球表面19b限定。

另外，从间隙20扩散的超级磨粒14在相邻的非遮覆区域11b和11b之间设置为较疏松的密度，并且在金属电镀的时候，通过较薄的第一金属电镀相15固定，以形成将磨粒层部分12和磨粒层部分12加以连接的桥状部分9。

下一步，去除那些未被固定的过量超级磨粒14，同时去除遮覆元件18，电流再次通过阳极和阴极(磨石基底11)之间，以通过整体沉积第二金属电镀相16而形成金属结合相17。

在通过这种方式获得的电镀砂轮10中，如图1和图2所示，在遮覆部分19的半球表面19b的顶部与磨石基底11的表面11a产生接触的附近区域变为非磨粒部分22，其中磨粒层部分12并未形成。结果是形成了磨粒层部分13，其中分别形成了磨粒层12以与非遮覆区域11b处的桥状部分9相连，所述非遮覆区域11b对应于三个遮覆部分19、19和19内形成的间隙20。因此，在磨粒层13处，非磨粒部分22和磨粒层部分12交替设置。

当通过采用这种方法制成的电镀砂轮10进行磨削时，工件材料的磨削操作是通过每一磨粒层部分12完成的。此时，在磨粒层部分12的周边部分12b处，由于磨粒密度很小，很难被堵塞，所以保持了很好的锋利度。另外，在中央部分12a处，磨粒密度较高，所以其寿命更长。

另外，磨削屑能够保存在磨粒层部分12和12之间的非磨粒部分22处。

根据上述实施例，电镀砂轮10的每一磨粒层部分12在中央部分12a处都具有很高的磨粒密度以具有较长寿命，而在周边部分12b处具有较小的磨粒密度以难于堵塞。所以，它具有很好的锋利度。另外，第一金属电镀相15和第二金属电镀相16制成小山形，其中磨粒层部分12的金属电镀层的厚度从中央部分12a向周边部分12b逐渐减小。因此，与用传统遮覆方法制成的电镀砂轮相比，不会在边缘部分形成毛刺，或者超级磨粒14不会固定为隆起的状态，使得磨削时不会在工件材料上形成划痕等损伤。

另外，作为遮覆元件18，因为大致为半球的遮覆部分19被封装，以在磨石基底1的表面11a上沿图11a的X-Y方向布局，所以不必通过象传统遮覆元件那样通过照相制版工艺和复杂的定位工艺来制造。因此，可以在廉价、简便的方式下制造遮覆元件18。另外，还可以通过增加或减少遮覆部分19的半径来很容易地调整磨粒层部分12的尺寸、设置距离和超级磨粒14的密度。当遮覆部分19的半径变大时，间隙20增大并且密度增大。当遮覆部分19的半径变小时，间隙20减小并且密度也减小。

下面，将采用相同的序号对本发明的另一实施例进行描述，这些序号与上述实施例一样，用于指示相同的部件和元件。

图8表示了第二实施例中用于制造电镀砂轮的遮覆元件，它与图4一样是纵剖视图。

在第二实施例中用于制造电镀砂轮的遮覆元件25具有多个遮覆部分26，每个遮覆部分26都类似于锥形并被封装和设置好，即所述锥形的顶点P与磨石基底11的表面11a接触。在这种遮覆部分26的情况下，间隙20的结构与第一实施例相同，但是磨石基底11的表面11a上的非遮覆区域11b的面积显著增加了。另外，当超级磨粒14通过间隙20散布时，与第一实施例的磨粒层部分12相比，在遮覆区域11b处的周边部分12b的磨粒密度变得更高，这是因为遮覆部分26的锥形周边侧面26b的缘故。

下面，参照图9和图10对本发明的第三实施例进行描述。图9是表示了在第三实施例中用于制造电镀砂轮的遮覆元件的纵剖视图；图10是电镀砂轮30的局部平面图，该砂轮30是通过采用图9所示的遮覆元件制成的。

在第三实施例的制造方法中采用的遮覆元件32包括多个遮覆部分33，每个遮覆部分33都封装并设置在X-Y方向上。每一遮覆部分33都大致为锥台形状，并且大致呈圆形的上表面33a和下表面33b相互反向设置。下表面33b的直径比上表面33a小，并与磨石基底11的表面11a接触。另外，侧面33c是凸面形状的并且随着直径从上表面33a向下表面33b逐渐减小而变为倾斜表面。

通过这样构造遮覆元件32，当超级磨粒14通过间隙20散布在磨石基底11的非遮覆范围11b上时，每一磨石层12都成为相互隔离的状态，就象没有桥状部分9的孤岛，超级磨粒14成线性设置以将磨粒层部分12与邻近的磨粒部分12相连，这是因为遮覆部分33的下表面33b较宽大并且与表面接触。

因此，在每一磨粒层部分12中，如图10所示，固定超级磨粒14的第一金属电镀相15具有下述结构，即其中所述第一金属电镀相15通过隔离部分35相互隔离。因此，在磨粒层部分12和12之间形成的非磨粒部分22通过隔离部分35相互贯通，使得磨削屑能够被顺畅地排出。

下面，图11表示了另一种遮覆元件，这种遮覆元件37是图9所示遮覆元件32的改进实施例。在构成所述遮覆元件37的多个遮覆部分38中，侧面38将上表面38a与下表面38b连接，上表面和下表面都大致为圆形，并且侧面38的直径在从顶表面38a到下表面38b逐渐扩张之后，逐渐减小。结果是所述侧面38在横截面上具有大致为圆形的凸面。

当以这种方式构成了遮覆部分38时，遮覆部分38之间的每一间隙20都在上部扩张，因此通过散布方式将超级磨粒14引入非遮覆范围11b的操作变得容易了。

另外，遮覆部分的结构也可以采取其他形式而不必受到上述实施例的限制。例如，作为图12所示的遮覆元件40，每一多个遮覆部分42制成具有适当半径的球形也是可以接受的，这些球形被封装起来并相互接触。在这种情况下，当在磨粒层13的周边制成适当结构的框架(例如一个环)以封装所述框架(环)内的所述遮覆部分42时，可以更容易地进行定位。

另外，在上述每一实施例中，在超级磨粒14散布在磨石基底11上之后，实施了电解金属电镀操作以固定超级磨粒14，但是本发明不仅限于这种制造方法。例如，下述方法也是可以接受的，即：电流通过时金属电镀液在搅动，使超级磨粒14混合到电解金属电镀液中，并且所述超级磨粒14能够沉积以与金属一起固定在作为阴极的磨石基底11上。

另外，块状超级磨粒足以作为超级磨粒14，或者也可以用普通的磨粒来代替超级磨粒。

在上述实施例中，超级磨粒14固定在包含第一金属电镀相15和第二金属电镀相16的金属结合相17中。但是，不受上述方法的限制，超级磨粒14仅与第一金属电镀相15固定作为金属结合相17也是可以接受的。

另外，不受塑料材料的限制，构成遮覆元件18、25、32、37和40的每一遮覆部分的材质是其它适当的非传导件(例如玻璃或橡胶)也是可以接受的。

如上所述，对于本发明的电镀砂轮，磨粒层部分在中央部分具有较高密度，在周边部分具有相对较低的密度。因此，在中央部分的磨粒层部分的寿命增长了，而在周边部分能够防止磨削屑堵塞，使得磨粒的锋利度保持良好。

另外，对于本发明的电镀砂轮，在中央部分的金属结合相的厚度较厚，并且该厚度向着周边部分逐渐减小，使得磨粒层部分的厚度从中央部分向着周边部分逐渐减小。因此，在磨削时不会在边缘部分产生毛刺等，这就能够获得良好的磨削性能而不会损伤工件材料。

另外，因为磨粒层部分相互隔离并且制成多个元件，所以在磨粒层部分之间就能够形成磨削屑的排出通道，以顺畅地排出磨削屑并能有效地防止堵塞。这样就提高了锋利度。

另外，磨粒层部分相互隔离开并且被制成多个，且通过桥状部分相互连接。这些磨粒分布并固定在这些桥状部分上，使得每一磨粒层部分都具有良好的锋利度，并且防止了在桥状部分发生堵塞的现象。

另外，对于本发明的电镀砂轮制造装置，遮覆元件包括多个遮覆部分，并且所述遮覆部分制成类似倾斜表面的形式，这些倾斜表面随着远离与磨石基底接触的部分而扩展到非遮覆区域的空间内。因此，在通过金属电镀方法固定磨粒时，磨粒在非遮覆范围的中央部分的密度较高，而在周边部分以较低的密度分布，这是因为所述磨粒不能进入磨石基底和遮覆部分之间的边界区域。另外，被多个遮覆部分的倾斜表面围绕的电镀电流的密度在中央部分相对较高，而随着接近于磨石基底，在周边部分变得较低。因此，沉积金属结合相形成了下述结构，即其厚度从中央部分到周边部分减小，无法形成毛刺等，并且在金属结合相的边缘部分，磨粒不会以伸出状态固定。

本发明的电镀砂轮制造方法包括：

对磨石基底上除了那些将形成磨粒层部分的区域之外均遮盖上包含有遮覆部分的遮覆元件，

制成类似倾斜表面的遮覆部分，所述倾斜表面随着远离磨石基底而在非遮覆区域上扩展，

浸入金属电镀液，

将磨石基底连接到阴极上，以及

通电以通过金属电镀而将磨粒固定在磨石基底的非遮覆区域上。

因此，在用金属电镀方法来固定磨粒时，磨粒在非遮覆区域的中央部分的密度较高，而磨粒散布在周边部分的密度较低。另外，根据金属电镀的电流密度变化，沉积金属结合相以下述结构形成，即它从中央部分到周边部分的厚度减小，无法形成毛刺等；并且在金属结合相的边缘部分，磨粒不会以伸出状态固定。

Claims (4)

1.一种具有多个相互隔离开的、通过含有磨粒的桥状部分相互连接的磨粒层部分的电镀砂轮，其中多个磨粒固定在一金属结合相中，其中：

所述磨粒层部分在其中央部分具有高磨粒密度，而在围绕该中央部分的周边部分具有低磨粒密度。

2.如权利要求1的电镀砂轮，其中：

所述金属结合相的厚度从所述磨粒层部分的中央部分向着周边部分逐渐减小。

3.如权利要求1或2所述的电镀砂轮，包括：

所述磨粒层部分制成为多个相互隔开的部分。

4.如权利要求1或2所述的电镀砂轮，包括：

所述磨粒层部分制成为相互隔离的部分并且通过桥状部分相互连接，并且所述磨粒隔离开并固定于所述桥状部分。

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