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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)動機榫齒葉片的加工中起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用。
1 問題提出及問題分析
金剛石滾輪通常是由一個或幾個圓柱體、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多，形狀復(fù)雜，制造時采用的電沉積時間長，電鍍周期一般達到 4—6周。其陰陽極懸掛方式如圖 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，鎳陽極籃放在鍍槽內(nèi)陰模的兩側(cè)。電鍍時電流主要是從鎳陽極籃經(jīng)加厚夾具上下兩端面到達被鍍內(nèi)腔工作表面。
進行電鍍必須具備二個條件：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。在陰極不同部位所沉積金屬量的多少 （即鍍層的厚薄）決定于通過各部位電流的大小，對單位面積來說就是電流密度。通過某部位的電流愈大，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情況示意如圖 2：
（1）生產(chǎn)材料的浪費。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用功，白白浪費。
（2）工作面鍍覆困難。金剛石滾輪的載體陰模電鍍時電力線主要由長方體型鎳陽極籃通過陰模上下兩端面的內(nèi)型腔空間到達被鍍陰模表面。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 得也大；而隨著電鍍時間的延長，鎳瘤越長越大，越長越高，所吸引的電力線也就越來越多，同時也越發(fā)阻礙電力線的通過，使內(nèi)腔均勻電鍍困難，形成惡性循環(huán)。
2 問題的解決
從以上分析可以看出，邊緣鎳瘤的生長過大主要與該處電力線的分布過多有關(guān)。而電力線的過多則是受到傳統(tǒng)加工方法的限制。要徹底解決這一問題，改善電力線在邊緣的過于集中分布，必須改變傳統(tǒng)陽極的懸掛方式，改變電力線到達工作面的途徑。
計劃采用的方案是：完全去掉鍍槽兩側(cè)面的長方體型陽極籃，直接采用內(nèi)腔柱狀陽極電鍍。
按照傳統(tǒng)的電鍍理論觀點，鍍鎳的陰陽極之間距離應(yīng)為 15-20厘米，陰陽極面積比為 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。陰陽極間的距離也遠遠小于 15-20厘米。
所以采用這種方案必須解決以下兩點問題：即陰陽積面積比、陰陽極之間的距離。針對問題，制定如下解決措施：
（1）調(diào)整鍍液。對鍍液成份作改動，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)計鎳陽極鈦籃筐。根據(jù)不同種類的金剛石滾輪設(shè)計了不同尺寸規(guī)格如 ?60X100、?50X100、?40X200的柱狀陽極，分別進行實驗。
（3） 鎳陽極材料的選擇。選取鎳陽極材料規(guī)格為?20X20X10 ?30X30X10鎳塊。
因金剛石滾輪陰模鎳瘤的生長狀態(tài)的不確定性，在此僅就兩種典型的同一型號金剛石滾輪常規(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狀態(tài)得到一定控制。陰模邊緣鍍層的高度基本未超過絕緣夾具的厚度。這種加工方法電力線到達陰模邊緣的路徑是通過內(nèi)腔的柱狀陽極直接到達陰模的被鍍工作面，并可根據(jù)陰模型狀控制柱狀陽極籃內(nèi)鎳板的數(shù)量,以此控制陰陽極面積之比。
這種加工方法優(yōu)點如下：
（1）節(jié)約了生產(chǎn)材料。鎳陽極大部分應(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陰模工作面的
路徑，使電力線直接到達工作面上。
（3）避免了產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。因鎳瘤的生長高度未超過絕緣夾具的厚度，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。車去鎳瘤時，因邊緣鎳瘤的高度差減小，車刀車削時不易 造成局部高點鍍層的受力過大，因而也避免了局部工作面鍍層的脫 落。
3 結(jié)束語
目前已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中將這種內(nèi)腔電鍍法加以應(yīng)用，并取得了良好的實際效果。當(dāng)然，陰模電鍍時陽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電鍍，而有 的陰模電鍍時則不能將兩側(cè)的陽極籃去掉。在工作中要具體問題具體分析。