[发明专利]一种用于带沉割槽的曲轴成形磨削的电镀CBN砂轮及其制造方法

说明书

本发明属于磨料磨具设计及制造技术领域，具体涉及一种用于带沉割槽的曲轴成形磨削的电镀CBN砂轮及其制造方法。本发明的砂轮包括砂轮基体和磨料层，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。磨料层的截面形状一方面可保证砂轮型面加工，同时避免了点接触，从而减缓了砂轮进给时工件对其磨料的冲击，所述电镀CBN砂轮的使用线速度最大可以达到200m/s，磨削进给量达到4‑10m/min，粗糙度Rz值可达10μm以下，磨削单根带沉割槽曲轴所需时间将至60秒以下，仅是现有工艺时长的1/5，可以实现了带沉割槽曲轴的高效精密成形磨削。

技术领域

本发明属于磨料磨具设计及制造技术领域，具体涉及一种用于带沉割槽的曲轴成形磨削的电镀CBN砂轮及其制造方法。

背景技术

随着我国汽车行业的快速发展，发动机曲轴的需求量也在逐年增长，对曲轴加工的质量和效率要求越来越高。在发动机曲轴制造工序中，需要使用CBN砂轮对其主轴颈和连杆颈进行单次成形磨削，磨削的位置包括轴颈、止推面以及沉割槽。现有技术对带沉割槽进行磨削的工艺是先车削加工或者铣削、再磨轴径然后再滚压，其磨削效率较低，且现有的CBN砂轮在磨削线速度、进给量、磨后曲轴表面粗糙度上等几个方面存在不足。

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。相对于前两种的结合剂CBN砂轮，电镀CBN砂轮在成形磨削方面具有明显优势，主要体现在以下几个方面：（1）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；（2）磨料只需保持一定的出刃高度，即可直接与工件接触，保证磨削加工效率的最大化；（3）使用电镀结合剂易于制造曲面、异形等复杂形面的砂轮，不需要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，尤其可以用于带沉割槽曲轴的高效精密成形磨削。其中，砂轮基体的结构设计、加工精度、镀层厚度的控制以及镀后精密修整是制造精密成形电镀CBN砂轮的重要因素。

发明内容

本发明的目的在于设计一种电镀CBN砂轮，同时提供所述砂轮镀后修整工艺。本发明还提供一种使用所述电镀CBN砂轮对带沉割槽的曲轴进行的高效成形加工的工艺，此工艺可一次加工曲轴沉割槽、止推面及外圆，在提升了加工效率的同时，可以保证加工的工件表面粗糙度Rz值小于10μm。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于带沉割槽的曲轴成形磨削的电镀CBN砂轮，包括砂轮基体和磨料层；磨料层位于砂轮基体外周端面，砂轮基体外周端面上下两侧分别设有圆弧形凸起；距离砂轮基体中心孔圆心100-140mm的分度圆上均匀分布有四个M10丝孔和十二个M10沉孔，距离基体圆心200-260mm的分度圆上有两个M16丝孔；具体的，十二个M10沉孔距离砂轮中心孔圆心的距离为102-110mm，沉孔用来紧固砂轮和避免砂轮径向跳动；

在没有特殊要求的情况下，砂轮基体采用40Cr或42CrMo材质锻造件，调质硬度HRC28-32，时效处理后基体表面经探伤确保无裂纹和砂眼缺陷。

所述的电镀CBN砂轮，磨料层的宽度3.0-5.5mm，含有磨料层的砂轮基体厚度20-30mm，圆弧形凸起中圆弧的规格R1.0-1.9mm，圆弧形凸起与砂轮外圆端面交界处的延长线与竖直方向的夹角为45°-60°，具体的，夹角可以为45°、50°、60°等。

所述的电镀CBN砂轮，所述磨料层质量占整体砂轮总质量的0.15-0.3%，磨料为CBN，粒度为60/70-80/100目，镀层埋入率为45-55%，磨料出刃高度为81-129μm。

上述用于带沉割槽的曲轴成形磨削的电镀CBN砂轮的制造方法，包括以下步骤：