金剛石滾輪自動(dòng)化生產(chǎn)工藝定型

何立民　劉權(quán)　司偉

摘 要：我廠金剛石滾輪電鍍生產(chǎn)線已使用二十多年，很多部件已嚴(yán)重老化，生產(chǎn)能力逐年降低，電流及溫度極其不穩(wěn)定，已不能滿足金剛石滾輪的生產(chǎn)需求。為此，對(duì)金剛石滾輪電鍍生產(chǎn)線進(jìn)行改造，籌建新線，整條新生產(chǎn)線采用全新的自動(dòng)化控制，增加了電流、溫度等工藝參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整功能；通過技術(shù)攻關(guān)，完成了對(duì)電流、溫度、陰極移動(dòng)、pH值工藝參數(shù)的自動(dòng)化控制等工藝內(nèi)容的工藝定型工作，使生產(chǎn)線投入使用。

關(guān)鍵詞：金剛石滾輪；電鍍生產(chǎn)線；自動(dòng)化控制；工藝攻關(guān)

中圖分類號(hào)：TD874 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yōu)點(diǎn)。目前內(nèi)電鍍金剛石修整滾輪制造方法是制造精密復(fù)雜型面滾輪的最為有效方法，集精密制造技術(shù)、精密電鑄技術(shù)，精密測(cè)量技術(shù)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(dòng)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(nèi)電鍍法進(jìn)行加工，其使用電鍍?cè)O(shè)備是20世紀(jì)80年代由沈陽(yáng)電子研究所協(xié)助設(shè)計(jì)并制造，經(jīng)過20多年晝夜不停的連續(xù)使用，實(shí)屬超期服役，設(shè)備的穩(wěn)定性和精確性已大大下降，電鍍恒流微機(jī)控制系統(tǒng)及溫控系統(tǒng)自動(dòng)控制部分全部失效，僅能用人工控制；內(nèi)部的電子元器件也已嚴(yán)重老化，生產(chǎn)過程中故障多、電流、電壓不穩(wěn)定，直接影響滾輪鍍層質(zhì)量及生產(chǎn)進(jìn)度。

鑒于此種情況，工廠對(duì)金剛石滾輪電鍍生產(chǎn)線進(jìn)行改造，組建全新的自動(dòng)化生產(chǎn)線，力圖實(shí)現(xiàn)金剛石滾輪電鍍的規(guī)范化生產(chǎn)，達(dá)到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)能降耗的目的，滿足公司生產(chǎn)急需。

1.工藝定型研究?jī)?nèi)容

網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，以工藝槽為主體、以單片機(jī)控制為核心、以溫度、電流、電壓在線監(jiān)控系統(tǒng)為載體，歷史和在線動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程狀態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的設(shè)定、修改、顯示等功能，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化，最終完成對(duì)電流、溫度、陰極移動(dòng)、pH值工藝參數(shù)的自動(dòng)化控制等工藝內(nèi)容的定型工作。

采用模塊化結(jié)構(gòu)的自動(dòng)控制系統(tǒng)：

（1）溫度控制系統(tǒng)：

（2）電流、電壓控制系統(tǒng)：

（3）陰極移動(dòng)系統(tǒng)：

（4）pH值控制系統(tǒng)。

2.試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料（主料、輔料）：陰模、陽(yáng)極、電解板、金剛石、槽液、鈦籃框、電鍍槽。

2.2 設(shè)備：恒溫控制電源、恒流控制電源。

2.3 工藝試驗(yàn)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(chǔ)鍍液。

2.3.2 電解板試驗(yàn)

首先使用電解板做試驗(yàn)，在鍍槽中間放置不銹鋼材質(zhì)的電解板，接陰極，兩側(cè)的鈦籃框接陽(yáng)極，兩者相對(duì)應(yīng)。

電流：1安培； 電鍍時(shí)間：8小時(shí)。 槽液溫度：45℃

檢查電解板鍍層鍍后狀態(tài)，電鍍層質(zhì)量較好，韌性良好，無脆性，符合進(jìn)行實(shí)物電鍍?cè)囼?yàn)條件，可以進(jìn)行陰模實(shí)物電鍍。

2.3.3 陰模實(shí)物電鍍?cè)囼?yàn)

在電解板試驗(yàn)件狀態(tài)正常，符合陰模成品件電鍍的前提下，開展陰模實(shí)物電鍍?cè)囼?yàn)。采用某型機(jī)金剛石滾輪陰模做成品陰模電鍍?cè)囼?yàn)。

（1）電流控制

在電鍍過程中，發(fā)現(xiàn)電流表顯示不穩(wěn)定，波動(dòng)頻繁，經(jīng)過仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)問題出在鈦籃框上端的導(dǎo)電掛鉤上。因?yàn)殛?yáng)極導(dǎo)電杠采用的是Φ12的紫銅棒料制成，而陽(yáng)極鈦藍(lán)筐上的導(dǎo)電掛鉤也是由Φ12的純鈦棒揻型而成，過渡段為R10圓弧，將陽(yáng)極鈦籃筐掛在導(dǎo)電杠上后，二者之間為點(diǎn)接觸，且R10的圓弧是手工彎曲，不是很規(guī)則，所以接觸點(diǎn)容易接觸不良，造成電流不穩(wěn)定。

針對(duì)此問題，我們?cè)囼?yàn)將鈦藍(lán)框上端的導(dǎo)電掛鉤由棒材改成板材，板寬32mm，使兩者之間由點(diǎn)接觸變成兩條線接觸。鈦籃框掛鉤改進(jìn)后電流較穩(wěn)定，電流波動(dòng)現(xiàn)象有明顯改善。

（2）溫度控制

熱水槽實(shí)現(xiàn)電加溫方式，溫度自動(dòng)控制。槽溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)由溫度傳感器、電磁閥與單片機(jī)和鍵盤相連接，運(yùn)行前設(shè)定好溫度控制范圍，溫度在線數(shù)據(jù)液晶顯示。各個(gè)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(gè)電鍍過程中，溫度表數(shù)值顯示較穩(wěn)定，一直顯示42℃。

（3）陰極移動(dòng)

鍍件陰極移動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng)，移動(dòng)速度較均勻。

移動(dòng)距離：100mm。 移動(dòng)頻率：5～20次/分鐘。

（4）pH值

在整個(gè)電鍍過程中，pH值基本控制在4.0～4.1，變化范圍穩(wěn)定，可滿足生產(chǎn)使用要求。

（5）試驗(yàn)結(jié)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(jīng)過車鎳瘤、澆鑄、剝殼等后續(xù)加工。新生產(chǎn)線電鍍加工過程中產(chǎn)生的鎳瘤與經(jīng)原電鍍工藝加工過程中產(chǎn)生的鎳瘤經(jīng)機(jī)械加工后無明顯區(qū)別，現(xiàn)已交付使用單位試用，暫未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，由于使用時(shí)間較短，還沒有出來最終使用數(shù)據(jù)，以后還要繼續(xù)關(guān)注此試驗(yàn)件的最終結(jié)果。

4.結(jié)果討論與分析

從采用新的電鍍生產(chǎn)線完成的電解板試驗(yàn)及實(shí)物加工的實(shí)際結(jié)果來看，可得出如下結(jié)論：

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

（2）由于增加陰極移動(dòng)且移動(dòng)速度緩慢而勻速，使鍍層厚度均勻性好，質(zhì)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(zhì)翻動(dòng)起來，影響鍍層質(zhì)量等缺陷。

（3）通過改進(jìn)鈦籃框?qū)щ姃煦^后，將導(dǎo)電狀態(tài)由點(diǎn)接觸改進(jìn)為線接觸，使電流導(dǎo)電性能良好，容易保持穩(wěn)定狀態(tài)。

結(jié)論

整條金剛石滾輪電鍍生產(chǎn)線綜合應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生產(chǎn)加工技術(shù)等，從生產(chǎn)全局出發(fā)，通過電腦控制并可滿足手工操作，實(shí)現(xiàn)電鍍操作過程的自動(dòng)化，并可對(duì)中間過程以手工控制來觀察電鍍情況，同時(shí)對(duì)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)自控化和數(shù)字化。金剛石滾輪自動(dòng)生產(chǎn)工藝方案可基本定型。

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