金刚石滚轮自动化生产工艺定型

何立民　刘权　司伟

摘 要：我厂金刚石滚轮电镀生产线已使用二十多年，很多部件已严重老化，生产能力逐年降低，电流及温度极其不稳定，已不能满足金刚石滚轮的生产需求。为此，对金刚石滚轮电镀生产线进行改造，筹建新线，整条新生产线采用全新的自动化控制，增加了电流、温度等工艺参数的自动调整功能；通过技术攻关，完成了对电流、温度、阴极移动、pH值工艺参数的自动化控制等工艺内容的工艺定型工作，使生产线投入使用。

关键词：金刚石滚轮；电镀生产线；自动化控制；工艺攻关

中图分类号：TD874 文献标识码：A

0.引言

金刚石修整滚轮是新一代的砂轮成型修整工具，在成型修整砂轮方面具有高效率、高精度及高成型度的优点。目前内电镀金刚石修整滚轮制造方法是制造精密复杂型面滚轮的最为有效方法，集精密制造技术、精密电铸技术，精密测量技术为一体。它能将砂轮按所需要的形状修整成型，一次加工出合格零件，是目前蠕动磨削不可缺少的专用工具。我厂加工的金刚石滚轮，一直采用内电镀法进行加工，其使用电镀设备是20世纪80年代由沈阳电子研究所协助设计并制造，经过20多年昼夜不停的连续使用，实属超期服役，设备的稳定性和精确性已大大下降，电镀恒流微机控制系统及温控系统自动控制部分全部失效，仅能用人工控制；内部的电子元器件也已严重老化，生产过程中故障多、电流、电压不稳定，直接影响滚轮镀层质量及生产进度。

鉴于此种情况，工厂对金刚石滚轮电镀生产线进行改造，组建全新的自动化生产线，力图实现金刚石滚轮电镀的规范化生产，达到提高生产效率和产品质量以及节能降耗的目的，满足公司生产急需。

1.工艺定型研究内容

网络自动控制系统，以工艺槽为主体、以单片机控制为核心、以温度、电流、电压在线监控系统为载体，历史和在线动态数据库实现生产流程状态跟踪，实现工艺参数的设定、修改、显示等功能，最终实现生产过程的数字化，最终完成对电流、温度、阴极移动、pH值工艺参数的自动化控制等工艺内容的定型工作。

采用模块化结构的自动控制系统：

（1）温度控制系统：

（2）电流、电压控制系统：

（3）阴极移动系统：

（4）pH值控制系统。

2.试验

2.1 试验材料（主料、辅料）：阴模、阳极、电解板、金刚石、槽液、钛篮框、电镀槽。

2.2 设备：恒温控制电源、恒流控制电源。

2.3 工艺试验过程

2.3.1电镀槽液配方（见表1）

选择以硫酸镍为主盐的瓦特型镀镍液为基础镀液。

2.3.2 电解板试验

首先使用电解板做试验，在镀槽中间放置不锈钢材质的电解板，接阴极，两侧的钛篮框接阳极，两者相对应。

电流：1安培； 电镀时间：8小时。 槽液温度：45℃

检查电解板镀层镀后状态，电镀层质量较好，韧性良好，无脆性，符合进行实物电镀试验条件，可以进行阴模实物电镀。

2.3.3 阴模实物电镀试验

在电解板试验件状态正常，符合阴模成品件电镀的前提下，开展阴模实物电镀试验。采用某型机金刚石滚轮阴模做成品阴模电镀试验。

（1）电流控制

在电镀过程中，发现电流表显示不稳定，波动频繁，经过仔细研究，发现问题出在钛篮框上端的导电挂钩上。因为阳极导电杠采用的是Φ12的紫铜棒料制成，而阳极钛蓝筐上的导电挂钩也是由Φ12的纯钛棒揻型而成，过渡段为R10圆弧，将阳极钛篮筐挂在导电杠上后，二者之间为点接触，且R10的圆弧是手工弯曲，不是很规则，所以接触点容易接触不良，造成电流不稳定。

针对此问题，我们试验将钛蓝框上端的导电挂钩由棒材改成板材，板宽32mm，使两者之间由点接触变成两条线接触。钛篮框挂钩改进后电流较稳定，电流波动现象有明显改善。

（2）温度控制

热水槽实现电加温方式，温度自动控制。槽温度自动控制系统由温度传感器、电磁阀与单片机和键盘相连接，运行前设定好温度控制范围，温度在线数据液晶显示。各个水槽单槽控制。改变以往用加热水槽来提高镀槽温度的加热方式。整个电镀过程中，温度表数值显示较稳定，一直显示42℃。

（3）阴极移动

镀件阴极移动实现水平移动，移动速度较均匀。

移动距离：100mm。 移动频率：5～20次/分钟。

（4）pH值

在整个电镀过程中，pH值基本控制在4.0～4.1，变化范围稳定，可满足生产使用要求。

（5）试验结果

外观检查：镀层厚度、均匀性满足工艺要求。

成品检查：电镀后阴模需经过车镍瘤、浇铸、剥壳等后续加工。新生产线电镀加工过程中产生的镍瘤与经原电镀工艺加工过程中产生的镍瘤经机械加工后无明显区别，现已交付使用单位试用，暂未发现质量问题，由于使用时间较短，还没有出来最终使用数据，以后还要继续关注此试验件的最终结果。

4.结果讨论与分析

从采用新的电镀生产线完成的电解板试验及实物加工的实际结果来看，可得出如下结论：

（1）采用新的金刚石滚轮自动生产工艺可满足金刚石滚轮镀层质量要求，包括外观及机械加工性能。

（2）由于增加阴极移动且移动速度缓慢而匀速，使镀层厚度均匀性好，质量较好，可以改善以往手工搅拌带来的搅拌速度不均匀、易造成将槽液中的杂质翻动起来，影响镀层质量等缺陷。

（3）通过改进钛篮框导电挂钩后，将导电状态由点接触改进为线接触，使电流导电性能良好，容易保持稳定状态。

结论

整条金刚石滚轮电镀生产线综合應用自动化技术、信息技术、计算机技术、生产加工技术等，从生产全局出发，通过电脑控制并可满足手工操作，实现电镀操作过程的自动化，并可对中间过程以手工控制来观察电镀情况，同时对工艺参数实现自控化和数字化。金刚石滚轮自动生产工艺方案可基本定型。

参考文献

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[2]刘楠嶓，崔仲鸣，牛红宾.金刚石修整滚轮CAD/CAPP集成技术研究[J].金刚石与磨料磨具工程，2005（4）：38-40.

[3]李幸生，曹硕生.金刚石滚轮修整若干问题的研究[J].精密制造与自动化，1989（4）：36-41.