引言

金剛石滾輪是現(xiàn)代金剛石工具的重要一種，它能一次切入在砂輪上制造出復(fù)雜的成型面，大大提高生產(chǎn)效率。金剛石滾輪在軍用 與民用產(chǎn)品的加工中，尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)榫齒葉片的加工中起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用。

1  問(wèn)題提出及問(wèn)題分析

金剛石滾輪通常是由一個(gè)或幾個(gè)圓柱體、圓錐體、圓弧體組合而成的回轉(zhuǎn)體，加工方法主要有三種：外鍍法、內(nèi)鍍法、粉末冶金燒 結(jié)法。采用內(nèi)鍍法，其包含兩個(gè)關(guān)鍵工序，一是樣板刀的加工，保 證金剛石滾輪的型面尺寸精度；一是陰模的電鍍，保證金剛石滾輪使用強(qiáng)度及壽命。

金剛石滾輪載體陰模鍍層厚度通常為 3—4mm。由于金剛石滾輪的外型種類(lèi)多，形狀復(fù)雜，制造時(shí)采用的電沉積時(shí)間長(zhǎng)，電鍍周期一般達(dá)到 4—6周。其陰陽(yáng)極懸掛方式如圖 1所示：

從圖 1可以看出，陰模的電鍍方法屬于內(nèi)型腔電鍍，鎳陽(yáng)極籃放在鍍槽內(nèi)陰模的兩側(cè)。電鍍時(shí)電流主要是從鎳陽(yáng)極籃經(jīng)加厚夾具上下兩端面到達(dá)被鍍內(nèi)腔工作表面。

進(jìn)行電鍍必須具備二個(gè)條件：一是電鍍液必須要有被鍍金屬的離子，二是要有直流電通過(guò)。在陰極不同部位所沉積金屬量的多少 （即鍍層的厚薄）決定于通過(guò)各部位電流的大小，對(duì)單位面積來(lái)說(shuō)就是電流密度。通過(guò)某部位的電流愈大，鍍出的金屬就愈多，鍍層也就愈厚，反之，通過(guò)某部位的電流愈小，鍍出的金屬就愈少，鍍層也就 愈薄。現(xiàn)行工藝所采用的瓦特型電鍍液，其缺點(diǎn)之一就是容易產(chǎn)生 邊緣贅瘤，我們產(chǎn)品的加工方式也決定了陰模上下兩端面邊緣集中 的電力線將較多，邊緣鎳瘤很大，現(xiàn)將幾種滾輪陰模邊緣鎳瘤生長(zhǎng)情況示意如圖 2：

（1）生產(chǎn)材料的浪費(fèi)。從以上圖可以看出，大量的貴重鎳金屬不僅是沉積于工作面鍍層中，而是有一部分消耗在非工作表面及加厚夾具的上下兩端面上，大量的鎳金屬作了無(wú)用功，白白浪費(fèi)。

（2）工作面鍍覆困難。金剛石滾輪的載體陰模電鍍時(shí)電力線主要由長(zhǎng)方體型鎳陽(yáng)極籃通過(guò)陰模上下兩端面的內(nèi)型腔空間到達(dá)被鍍陰模表面。由于電鍍的邊緣效應(yīng)，電力線容易在被鍍工件的邊緣 及尖角上集中，這些部位的電力線分布較多，鍍層厚度就大，鎳瘤長(zhǎng) 得也大；而隨著電鍍時(shí)間的延長(zhǎng)，鎳瘤越長(zhǎng)越大，越長(zhǎng)越高，所吸引的電力線也就越來(lái)越多，同時(shí)也越發(fā)阻礙電力線的通過(guò)，使內(nèi)腔均勻電鍍困難，形成惡性循環(huán)。

2  問(wèn)題的解決

從以上分析可以看出，邊緣鎳瘤的生長(zhǎng)過(guò)大主要與該處電力線的分布過(guò)多有關(guān)。而電力線的過(guò)多則是受到傳統(tǒng)加工方法的限制。要徹底解決這一問(wèn)題，改善電力線在邊緣的過(guò)于集中分布，必須改變傳統(tǒng)陽(yáng)極的懸掛方式，改變電力線到達(dá)工作面的途徑。

計(jì)劃采用的方案是：完全去掉鍍槽兩側(cè)面的長(zhǎng)方體型陽(yáng)極籃，直接采用內(nèi)腔柱狀陽(yáng)極電鍍。

按照傳統(tǒng)的電鍍理論觀點(diǎn)，鍍鎳的陰陽(yáng)極之間距離應(yīng)為 15-20厘米，陰陽(yáng)極面積比為 2:1。金剛石滾輪陰模內(nèi)型腔的尺寸一般為?150-?90，且型面復(fù)雜多樣，被鍍工作面面積相差很大；而內(nèi)腔柱 狀陽(yáng)極受其內(nèi)徑尺寸制約，面積有限，往往小于被鍍工作面的面積。陰陽(yáng)極間的距離也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 15-20厘米。

所以采用這種方案必須解決以下兩點(diǎn)問(wèn)題：即陰陽(yáng)積面積比、陰陽(yáng)極之間的距離。針對(duì)問(wèn)題，制定如下解決措施：

（1）調(diào)整鍍液。對(duì)鍍液成份作改動(dòng)，改變了硼酸及氯化鈉的含量，使之能夠適應(yīng)鍍液 PH 值的變化。

（2）設(shè)計(jì)鎳陽(yáng)極鈦籃筐。根據(jù)不同種類(lèi)的金剛石滾輪設(shè)計(jì)了不同尺寸規(guī)格如 ?60X100、?50X100、?40X200的柱狀陽(yáng)極，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（3） 鎳陽(yáng)極材料的選擇。選取鎳陽(yáng)極材料規(guī)格為?20X20X10 ?30X30X10鎳塊。

因金剛石滾輪陰模鎳瘤的生長(zhǎng)狀態(tài)的不確定性，在此僅就兩種典型的同一型號(hào)金剛石滾輪常規(guī)電鍍法及用新電鍍法電鍍后的鍍層狀態(tài)做對(duì)比，如圖 3所示：

從圖 3可看出，采用這種加工方式，金剛石滾輪邊緣鎳瘤的生長(zhǎng)狀態(tài)得到一定控制。陰模邊緣鍍層的高度基本未超過(guò)絕緣夾具的厚度。這種加工方法電力線到達(dá)陰模邊緣的路徑是通過(guò)內(nèi)腔的柱狀陽(yáng)極直接到達(dá)陰模的被鍍工作面，并可根據(jù)陰模型狀控制柱狀陽(yáng)極籃內(nèi)鎳板的數(shù)量,以此控制陰陽(yáng)極面積之比。

這種加工方法優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）節(jié)約了生產(chǎn)材料。鎳陽(yáng)極大部分應(yīng)用于工作面的電鍍，僅有一少部分被鍍覆在絕緣夾具上，節(jié)約了貴重金屬鎳，降低了生產(chǎn)成本。

（2）有助于工作面的鍍覆。因改變了電力線到達(dá)陰模工作面的

路徑，使電力線直接到達(dá)工作面上。

（3）避免了產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。因鎳瘤的生長(zhǎng)高度未超過(guò)絕緣夾具的厚度，鉗卸夾具只需用金屬錘輕輕敲擊電鍍夾具即可完成，提高工作效率。車(chē)去鎳瘤時(shí)，因邊緣鎳瘤的高度差減小，車(chē)刀車(chē)削時(shí)不易 造成局部高點(diǎn)鍍層的受力過(guò)大，因而也避免了局部工作面鍍層的脫 落。

3  結(jié)束語(yǔ)

目前已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中將這種內(nèi)腔電鍍法加以應(yīng)用，并取得了良好的實(shí)際效果。當(dāng)然，陰模電鍍時(shí)陽(yáng)極的懸掛方式不能一概而論。

例如有的陰模只能采用將其放置位置接近槽底的方法來(lái)電鍍，而有 的陰模電鍍時(shí)則不能將兩側(cè)的陽(yáng)極籃去掉。在工作中要具體問(wèn)題具體分析。