一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮及其制造方法技术

一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮及其制造方法，属于磨料磨具设计制造技术领域，所述凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮包括凸轮轴、套设于主轴上用以对凸轮轴不同部位进行磨削的组合电镀CBN砂轮，凸轮轴远离组合电镀CBN砂轮的一侧用导轮顶接，所述组合电镀CBN砂轮包括磨大头端外圆及端面砂轮、磨大头端外圆轴颈砂轮和若干磨外圆轴颈砂轮，其中磨大头端外圆及端面砂轮和磨大头端外圆轴颈砂轮的型面相适配。本发明专利技术的应用领域为凸轮轴多个外圆轴颈单次磨削，可一次加工凸轮轴多个轴颈以及大头端，提升加工效率，并保证加工的工件表面粗糙度小于Rz 10。

【技术实现步骤摘要】
一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮及其制造方法
本专利技术属于磨料磨具设计制造领域，涉及一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮及其制造方法。
技术介绍
随着我国汽车行业的快速发展，发动机凸轮轴的需求量也大量增长，且对凸轮轴的加工质量要求和效率要求越来越高。在目前凸轮轴制造工序中，一些汽车生产厂家需要使用砂轮对其凸轮轴多个外圆轴颈进行单次磨削。当前市场上为凸轮轴外圆轴颈进行磨削的工艺是先车或者铣然后再磨轴径的工艺，一般凸轮轴外圆需要磨削的部位有6-20个，因此单个磨削，效率较低。且砂轮在磨削线速度、进给量、磨削后各轴颈尺寸不易控制、表面粗糙度上等几个方面存在不足。实现凸轮轴轴颈磨削的CBN砂轮按结合剂类型可以分为陶瓷结合剂CBN砂轮、电镀金属结合剂CBN砂轮。相对于陶瓷结结合剂的CBN砂轮，电镀CBN砂轮在大余量去除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型面的几何精度，可以省去砂轮修整周期；磨料保持一定的出刃高度，直接和工件接触，从而增加磨削加工效率；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；可以制作将多片砂轮按照磨削对象要求分别制作并最终组合装到专用磨床上进行单次磨削，提高效率。因此，电镀CBN砂轮特别适合用于凸轮轴高效精密大余量去除磨削。其中，砂轮基体的结构设计、加工精度、镀层厚度的控制、镀后精密修整以及砂轮基体及镀后尺寸一致性检测是制造精密成形磨削电镀CBN砂轮的重要因素。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮及其制造方法。本专利技术通过设计出砂轮的基体形状，结合磨料精选工序、镀层控制工序、镀层基体及镀后成品尺寸一致性检测技术以及砂轮镀后修整技术，制造相应的电镀CBN砂轮。该专利技术的应用领域为凸轮轴多个外圆轴颈单次磨削，可一次加工凸轮轴多个轴颈以及大头端，提升加工效率，并保证加工的工件表面粗糙度小于Rz10。基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮，包括凸轮轴、套设于主轴上用以对凸轮轴不同部位进行磨削的组合电镀CBN砂轮，凸轮轴远离组合电镀CBN砂轮的一侧用导轮顶接，所述组合电镀CBN砂轮包括磨大头端外圆及端面砂轮、磨大头端外圆轴颈砂轮和若干磨外圆轴颈砂轮，其中磨大头端外圆及端面砂轮和磨大头端外圆轴颈砂轮的型面相适配。进一步地，磨外圆轴颈砂轮为四个，外径为550-630mm，内孔直径为300-400mm。进一步地，所述磨大头端外圆及端面砂轮为一个，该砂轮比磨外圆轴颈砂轮外径小2.5-5mm，内孔直径为300-400mm，砂轮一端面的外缘周向设有凹槽，凹槽为直角梯形，梯形高为3mm、上底边为4mm、下底边为11mm。进一步地，磨大头端外圆轴颈砂轮为一个，该砂轮比磨外圆轴颈砂轮外径小8-12mm，磨大头端外圆轴颈砂轮一端面的外缘周向设有凸起，该凸起和磨大头端外圆及端面砂轮的凹槽相适配。一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮的制造方法，包括如下步骤：（1）根据凸轮轴设计磨大头端外圆及端面砂轮、磨外圆轴颈砂轮和磨大头端外圆轴颈砂轮，磨大头端外圆及端面砂轮和磨大头端外圆轴颈砂轮的型面相适配，并根据相应的图纸加工出相应的基体实物；（2）对步骤（1）的砂轮基体进行机加工，实砂轮基体外径偏差在0.015mm内，形位公差在0.002mm以内；（3）磨料精选：采用上筛网和下筛网进行叠加的双筛网进行粒径筛分，使磨料粒径最大偏差为0.02mm；（4）精密电镀：将砂轮基体按照电化学除油、预镀和上砂的顺序进行电镀得到砂轮，电化学除油时按照电解电流密度10-20A/dm2来调节电流，增加30s，可去除基体0.005-0.01mm；预镀时，按照电流密度1-2A/dm2调节电流，增加10min，可增加底层0.003-0.006mm；上砂时采用埋砂法上砂；（5）加厚：将上砂后的砂轮在电流密度0.25～0.3A/dm2下，电镀20～25h，占空比70-80%，正负脉冲时间比例为4～6，用显微镜准焦法测得两端面和外圆平面上的出刃高度偏差不超过20μm，镀层埋入率为30-55%；（6）镀后尺寸修整：使用白刚玉砂轮对镀后基体进行修整，型面尺寸偏差需小于0.01mm；（7）磨料层检测：采用三坐标检测法，选取红宝石测头作为检测探头在砂轮外圆方向上均匀取点，按照砂轮厚度方向，取两至四圈数据，采用每圈上的数据点拟合成圆后，其外径数值便是要求的数值；当外径尺寸相对偏差大于0.015mm时，砂轮进行返工修整；将外径尺寸相对偏差小于0.015mm，满足加工要求。进一步地，预镀、上砂和加厚过程均在镍钴合金镀液中进行，镍钴合金镀液成分为：硫酸镍：230-320g/L、氯化镍：30-50g/L，硼酸：30-55g/L，硫酸钴：10-30g/L、光亮剂：0.5-1.2g/L，湿润剂：0.1-0.5g/L，溶剂为水。上砂过程使用磨料重量在10000-25000cts，上砂后未附着的磨料可回收利用。进一步地，所述湿润剂为十二烷基硫酸钠或乙基己基硫酸钠中的一种，所述光亮剂是将成分A与成分B混合制成的，其中成分A是丁炔二醇、香豆素、丙炔醇中的任一种，成分B是糖精、苯亚磺酸钠、苯磺酸钠中的任一种；成分A与成分B的配比为（0.3-0.6）︰1，优选为（2-3）︰5，具体配比可以为2︰5或3︰5；进一步地，所述步骤（3）中上筛网的目数等于磨料粒径的最大值，下筛网的目数等于磨料粒径的最小值，取上筛网之下、下筛网之上的磨料作为电镀砂轮基体的磨料。进一步地，所述步骤（7）中所述红宝石探头的直径为5mm，每圈数据均匀取36个点。进一步地，所述砂轮基体材质为45钢或40Cr钢。进一步地，所述磨料为CBN，粒径为60~100目。上述的制造方法制得的凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮，砂轮形状型号为3LL1M。上述凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮的磨削方法，组合电镀CBN砂轮线速度为90-150m/s，进给速度为4-8m/min。本专利技术得到的组合电镀CBN砂轮，可满足使用线速度150m/s，磨削进给量达到4~10m/min。磨削的凸轮轴表面没有烧伤和裂纹，尺寸、圆度等指标均在公差范围内，粗糙度Rz可达10μm以下，能够满足工件表面质量要求。将之前每个轴径单个磨削的工艺优化，且磨削单根凸轮轴所需时间将至45秒以下，仅是之前工艺时长的1/10，成功实现了多轴径单次磨削的高效磨削。本专利技术提出了成组电镀砂轮基体加工时尺寸控制与检测技术实现了在同一机床上成组砂轮的外径检测，减少返工操作。附图说明图1是本专利技术磨外圆轴颈砂轮、磨大头端外圆及端面砂轮、磨大头端外圆轴颈砂轮的结构示意图；图2是本专利技术磨外圆轴颈砂轮型面图；图3是磨大头端外圆及端面砂轮、磨大头端外圆轴颈砂轮组合示意图；图4是磨外圆轴颈砂轮磨料层检测位置示意图；图5是凸轮轴电镀CBN砂轮组装后的磨削示意图，图中，1.磨外圆轴颈砂轮，2.磨大头端外圆及端面砂轮，21.凹槽，3.磨大头端外圆轴颈砂轮，31.凸起，4.磨料层，5.红宝石探头，6.导轮，7.凸轮轴，8.主轴。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本专利技术的技术方案作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮，其特征在于，包括凸轮轴、套设于主轴上用以对凸轮轴不同部位进行磨削的组合电镀CBN砂轮，凸轮轴远离组合电镀CBN砂轮的一侧用导轮顶接，所述组合电镀CBN砂轮包括磨大头端外圆及端面砂轮、磨大头端外圆轴颈砂轮和若干磨外圆轴颈砂轮，其中磨大头端外圆及端面砂轮和磨大头端外圆轴颈砂轮的型面相适配。

【技术特征摘要】
1.一种凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮，其特征在于，包括凸轮轴、套设于主轴上用以对凸轮轴不同部位进行磨削的组合电镀CBN砂轮，凸轮轴远离组合电镀CBN砂轮的一侧用导轮顶接，所述组合电镀CBN砂轮包括磨大头端外圆及端面砂轮、磨大头端外圆轴颈砂轮和若干磨外圆轴颈砂轮，其中磨大头端外圆及端面砂轮和磨大头端外圆轴颈砂轮的型面相适配。2.根据权利要求1所述凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮，其特征在于，磨外圆轴颈砂轮为四个，外径为550-630mm，内孔直径为300-400mm。3.根据权利要求2所述凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮，其特征在于，所述磨大头端外圆及端面砂轮为一个，该砂轮比磨外圆轴颈砂轮外径小2.5-5mm，内孔直径为300-400mm，砂轮一端面的外缘周向设有凹槽，凹槽为直角梯形。4.根据权利要求2所述凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮，其特征在于，磨大头端外圆轴颈砂轮为一个，该砂轮比磨外圆轴颈砂轮外径小8-12mm，磨大头端外圆轴颈砂轮一端面的外缘周向设有凸起，该凸起和磨大头端外圆及端面砂轮的凹槽相适配。5.权利要求1至4任一所述凸轮轴磨削用组合电镀CBN砂轮的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）根据凸轮轴设计磨大头端外圆及端面砂轮、磨外圆轴颈砂轮和磨大头端外圆轴颈砂轮，并根据相应的图纸加工出相应的砂轮基体；（2）对步骤（1）的砂轮基体进行机加工，实砂轮基体外径偏差在0.015mm内，形位公差在0.002mm以内；（3）磨料精选：采用上筛网和下筛网进行叠加的双筛网进行粒径筛分，使磨料粒径最大偏差为0.02mm；（4）精密电镀：将砂轮基体按照电化学除油、预镀和上砂的顺序进行电镀得到砂轮，电化学除油时按照电解电流密度10-20A/dm2来调节电流，增加30s，可去除基体0.005-0.01mm；预镀时，按照电流密度1-2A/dm2调节电流，增加10min，可增加底层0.003-0.006mm；上砂时采用埋砂法上砂；（5）加厚：将上砂后的砂轮在电流密度0.25～0.3A/dm2下，电镀2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天立，吴武山，李世华，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41