金剛石滾輪自動化生產工藝定型

何立民　劉權　司偉

摘 要：我廠金剛石滾輪電鍍生產線已使用二十多年，很多部件已嚴重老化，生產能力逐年降低，電流及溫度極其不穩定，已不能滿足金剛石滾輪的生產需求。為此，對金剛石滾輪電鍍生產線進行改造，籌建新線，整條新生產線采用全新的自動化控制，增加了電流、溫度等工藝參數的自動調整功能；通過技術攻關，完成了對電流、溫度、陰極移動、pH值工藝參數的自動化控制等工藝內容的工藝定型工作，使生產線投入使用。

關鍵詞：金剛石滾輪；電鍍生產線；自動化控制；工藝攻關

中圖分類號：TD874 文獻標識碼：A

0.引言

金剛石修整滾輪是新一代的砂輪成型修整工具，在成型修整砂輪方面具有高效率、高精度及高成型度的優點。目前內電鍍金剛石修整滾輪制造方法是制造精密復雜型面滾輪的最為有效方法，集精密制造技術、精密電鑄技術，精密測量技術為一體。它能將砂輪按所需要的形狀修整成型，一次加工出合格零件，是目前蠕動磨削不可缺少的專用工具。我廠加工的金剛石滾輪，一直采用內電鍍法進行加工，其使用電鍍設備是20世紀80年代由沈陽電子研究所協助設計并制造，經過20多年晝夜不停的連續使用，實屬超期服役，設備的穩定性和精確性已大大下降，電鍍恒流微機控制系統及溫控系統自動控制部分全部失效，僅能用人工控制；內部的電子元器件也已嚴重老化，生產過程中故障多、電流、電壓不穩定，直接影響滾輪鍍層質量及生產進度。

鑒于此種情況，工廠對金剛石滾輪電鍍生產線進行改造，組建全新的自動化生產線，力圖實現金剛石滾輪電鍍的規范化生產，達到提高生產效率和產品質量以及節能降耗的目的，滿足公司生產急需。

1.工藝定型研究內容

網絡自動控制系統，以工藝槽為主體、以單片機控制為核心、以溫度、電流、電壓在線監控系統為載體，歷史和在線動態數據庫實現生產流程狀態跟蹤，實現工藝參數的設定、修改、顯示等功能，最終實現生產過程的數字化，最終完成對電流、溫度、陰極移動、pH值工藝參數的自動化控制等工藝內容的定型工作。

采用模塊化結構的自動控制系統：

（1）溫度控制系統：

（2）電流、電壓控制系統：

（3）陰極移動系統：

（4）pH值控制系統。

2.試驗

2.1 試驗材料（主料、輔料）：陰模、陽極、電解板、金剛石、槽液、鈦籃框、電鍍槽。

2.2 設備：恒溫控制電源、恒流控制電源。

2.3 工藝試驗過程

2.3.1電鍍槽液配方（見表1）

選擇以硫酸鎳為主鹽的瓦特型鍍鎳液為基礎鍍液。

2.3.2 電解板試驗

首先使用電解板做試驗，在鍍槽中間放置不銹鋼材質的電解板，接陰極，兩側的鈦籃框接陽極，兩者相對應。

電流：1安培； 電鍍時間：8小時。 槽液溫度：45℃

檢查電解板鍍層鍍后狀態，電鍍層質量較好，韌性良好，無脆性，符合進行實物電鍍試驗條件，可以進行陰模實物電鍍。

2.3.3 陰模實物電鍍試驗

在電解板試驗件狀態正常，符合陰模成品件電鍍的前提下，開展陰模實物電鍍試驗。采用某型機金剛石滾輪陰模做成品陰模電鍍試驗。

（1）電流控制

在電鍍過程中，發現電流表顯示不穩定，波動頻繁，經過仔細研究，發現問題出在鈦籃框上端的導電掛鉤上。因為陽極導電杠采用的是Φ12的紫銅棒料制成，而陽極鈦藍筐上的導電掛鉤也是由Φ12的純鈦棒揻型而成，過渡段為R10圓弧，將陽極鈦籃筐掛在導電杠上后，二者之間為點接觸，且R10的圓弧是手工彎曲，不是很規則，所以接觸點容易接觸不良，造成電流不穩定。

針對此問題，我們試驗將鈦藍框上端的導電掛鉤由棒材改成板材，板寬32mm，使兩者之間由點接觸變成兩條線接觸。鈦籃框掛鉤改進后電流較穩定，電流波動現象有明顯改善。

（2）溫度控制

熱水槽實現電加溫方式，溫度自動控制。槽溫度自動控制系統由溫度傳感器、電磁閥與單片機和鍵盤相連接，運行前設定好溫度控制范圍，溫度在線數據液晶顯示。各個水槽單槽控制。改變以往用加熱水槽來提高鍍槽溫度的加熱方式。整個電鍍過程中，溫度表數值顯示較穩定，一直顯示42℃。

（3）陰極移動

鍍件陰極移動實現水平移動，移動速度較均勻。

移動距離：100mm。 移動頻率：5～20次/分鐘。

（4）pH值

在整個電鍍過程中，pH值基本控制在4.0～4.1，變化范圍穩定，可滿足生產使用要求。

（5）試驗結果

外觀檢查：鍍層厚度、均勻性滿足工藝要求。

成品檢查：電鍍后陰模需經過車鎳瘤、澆鑄、剝殼等后續加工。新生產線電鍍加工過程中產生的鎳瘤與經原電鍍工藝加工過程中產生的鎳瘤經機械加工后無明顯區別，現已交付使用單位試用，暫未發現質量問題，由于使用時間較短，還沒有出來最終使用數據，以后還要繼續關注此試驗件的最終結果。

4.結果討論與分析

從采用新的電鍍生產線完成的電解板試驗及實物加工的實際結果來看，可得出如下結論：

（1）采用新的金剛石滾輪自動生產工藝可滿足金剛石滾輪鍍層質量要求，包括外觀及機械加工性能。

（2）由于增加陰極移動且移動速度緩慢而勻速，使鍍層厚度均勻性好，質量較好，可以改善以往手工攪拌帶來的攪拌速度不均勻、易造成將槽液中的雜質翻動起來，影響鍍層質量等缺陷。

（3）通過改進鈦籃框導電掛鉤后，將導電狀態由點接觸改進為線接觸，使電流導電性能良好，容易保持穩定狀態。

結論

整條金剛石滾輪電鍍生產線綜合應用自動化技術、信息技術、計算機技術、生產加工技術等，從生產全局出發，通過電腦控制并可滿足手工操作，實現電鍍操作過程的自動化，并可對中間過程以手工控制來觀察電鍍情況，同時對工藝參數實現自控化和數字化。金剛石滾輪自動生產工藝方案可基本定型。

參考文獻

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