[发明专利]金刚石滚轮、制备装置和制备方法

说明书

本发明提供了一种金刚石滚轮、制备装置和制备方法，所述滚轮的齿形角β≤35°，关键齿形啮合节线与滚轮轴线之间的角度α=3°~15°，齿形线与滚轮轴线或其平行线之间的夹角θ≥72.5°。本发明采用微进给补偿成型放电技术实现了，阴模型面的高精度、批量化加工，电极转速为0.02r/h‑0.5r/h。采用动态埋砂上砂技术，利用磨料自身重力回落实现了磨粒与阴模型面的精密贴合，实现了复杂型面的金刚石滚轮表面金刚石颗粒均布，阴模转速为0r/min‑10r/min。采用等势电沉积技术，保证了阴模复杂型面各位置，镍及其合金均匀电沉积，可采用1A‑5A大电流电镀加厚。

技术领域

本发明涉及金刚石滚轮制造领域，具体涉及一种金刚石滚轮、制备装置和制备方法。

背景技术

随着零件复杂程度的不断提高，缓进给强力磨削技术得到快速发展,高精度成型磨削遍及各行各业。而金刚石滚轮作为成形磨削必备的修整工具，具有修整时间短，寿命长，修整精度高，加工零件一致性好等优点，不仅应用于汽车、制冷、轴承、纺织机械、工具一般行业，还应用于航空航天、船舶、风电、核电、军工等高技术行业。

高精度高复杂性型面金刚石滚轮，具有高陡峭性（齿形线与滚轮轴线或其平行线夹角大于等于72.5°）、齿形落差大（5mm-30mm）、齿间距误差小于等于±0.002mm、角度误差小于等于30′等型面与精度特征。而传统滚轮型面设计型线较为简单，齿形角大于35°（即齿形线与滚轮轴线或其平行线夹角小于72.5°）。

传统金刚石滚轮加工一般利用样板刀成型加工的方式实现阴模的加工，样板刀在加工阴模型面，悬伸长，切削面大，车削振动大，阴模型面轮廓精度不易保证。并通过埋砂工艺将金刚石磨料固定在模具内型面上，金刚石磨料的大量堆积，难以保证结合剂在磨粒之间的有效填充，经过后加工，工作层的局部磨粒脱落严重，一定程度破坏了滚轮型面的精度，同时大幅度降低了滚轮的使用寿命。特别对于航空发动机叶片榫齿磨削用齿形落差大、尖角圆弧滚轮型面，表现尤为突出。而采用人工植砂的上砂方式，磨料均匀性得到一定改善，但随着磨料粒径的减小及型面复杂程度的增加，植砂难度越来越大，同时效率极低。而且人工植砂时，磨料与阴模之间需要利用粘性物质固定，无法保证磨料与阴模型面的紧密贴合从而降低滚轮的制造精度。无论采用埋砂或者人工植砂工艺，均不能保证滚轮最终的制造精度，导致后期需要引进价格高昂的修整装备对其进行修整，以保证滚轮成品精度。同时由于滚轮有效工作层只有单层磨料，修整又会进一步降低滚轮的使用寿命。

由于金刚石滚轮使用的模具内型面，齿形落差大，内孔尺寸有限，电镀加厚时，阴阳极距尺寸很小，以致电场分布严重不均，致使离阳极最近位置的结合剂电沉积速率远高于离阳极较远的位置。为了保证远离阳极的模具型面磨料固定可靠，目前只能采用小电流进行上砂、加厚，电镀效率极低。

发明内容

本发明提出了一种金刚石滚轮、制备装置和制备方法，通过有限元分析技术，优化了滚轮型线结构，局部齿形角β小于等于35°榫齿形啮合节线与滚轮轴线呈现一定的角度α=3~15°，同时配合高陡峭型面（齿形线与滚轮轴线或其平行线夹角大于等于72.5°），可间接延长零件的使用寿命。

实现本发明的技术方案是：

一种金刚石滚轮，所述滚轮的齿形角β≤35°，关键齿形啮合节线与滚轮轴线之间的角度α=3°~15°，齿形线与滚轮轴线或其平行线之间的夹角θ≥72.5°。

所述啮合节线位置为局部相同齿形理论设计直径为d的接触圆圆心连线，齿厚T为啮合节线与滚轮型面轮廓交点之间、沿啮合节线方向上的距离。

所述滚轮轮廓精度达到±0.002mm，齿间距误差达到±0.002mm，齿形角度误差达到±3′。