一种用于螺旋锥齿轮磨齿的电镀CBN砂轮的制作方法

本发明涉及磨料磨具设计制备技术领域，尤其涉及一种用于汽车主减速器中螺旋锥齿轮磨齿的电镀cbn砂轮。

背景技术：

随着工业化的推进，市场对螺旋锥齿轮（亦称螺伞齿轮）的nvh要求越来越高。在精密齿轮的制备工序中，需要使用砂轮对其齿坯型面进行展成或成形磨削。

目前，螺旋锥齿轮的磨削主要采用sg砂轮，在磨削效率、磨削齿面烧伤、磨后精度、生产成本等方面存在以下不足之处：①sg砂轮因为磨料硬度不够、端面定位孔的精度不够，在使用中要按照工艺要求经常进行修整，且每次修整均需花费较长时间，导致磨削效率大为降低，磨削效率一般为12～25分钟/件；②在砂轮线速度、进给速度较大的情况下，由于磨削温度较高而产生齿面烧伤，造成废品；③因为磨料的耐磨性不好，砂轮在磨削过程中，磨料消耗过快，导致磨后的精度不高，精度等级为din5～7级；④sg砂轮费用较高，单套磨削齿轮的砂轮成本占据了很大比例，分摊单件产品成本为20～30元。

另外，sg砂轮在修磨时会产生砂轮灰，砂轮灰凝结一起造成机床冷却故障，容易报警停机。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种磨削效率高、不烧伤、在其使用寿命内无需进行修整仍可以保证型面几何精度、生产成本低的用于螺旋锥齿轮磨齿的电镀cbn砂轮。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于螺旋锥齿轮磨齿的电镀cbn砂轮，包括桶形基体1和位于基体顶部的cbn磨料区2，桶形基体1包括端面板11、圆柱形桶体12，端面板11的中心定位孔111直径为¢80.005～¢80.015mm，cbn磨料区2的磨料层截面呈三角形状，且内、外两条腰边与铅垂线之间分别构成一定的夹角。

作为优选方案，内腰边与铅垂线之间的夹角α和外腰边与铅垂线之间的夹角β相等，均为22.5°。

作为优选方案，内腰边与铅垂线之间的夹角α为12°，外腰边与铅垂线之间的夹角β为10°～30°。

作为优选方案，cbn磨料区2为单颗粒，粒度为50/60~170/200，通过电镀方式和桶形基体1紧密连接，镀层埋入率为50~60％。

作为优选方案，cbn磨料区2的三角形顶端为两段圆弧连接一小段平面，圆弧段和平面段的出刃偏差不大于20%。

作为优选方案，端面板11和圆柱形桶体12之间采用定位销13定位和联结螺栓紧固。

作为优选方案，端面板11在距中心定位孔（111）圆心¢170mm或¢240mm的圆周上均布4个¢10.5mm的螺栓光孔112。作为进一步优选方案，电镀cbn砂轮通过端面板11的中心定位孔111和4个螺栓光孔112与机床紧密连接。

作为优选方案，端面板11的材质为铝合金，圆柱形桶体12的材质为普通合金钢。

本发明的有益效果：①cbn砂轮在其使用寿命内无需对砂轮进行修整仍可以保证型面的几何精度，不烧伤齿面。由于机床连续加工不停机，现在只需5～7分钟/件，可节约将近一半的工时，加工效率提高2～3倍；②产品磨削精度高，现在精度可达din3级，较原工艺方案提高2～4级；③生产成本低，现在单件产品成本10～15元，单套产品加工成本可降低50%以上；④cbn电镀方式易于制造曲面、异形等复杂型面的砂轮，而不增加过多的制造成本；⑤提高了设备综合使用效能，因无需修磨，无砂轮灰产生，冷却液能保持干净状态。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为图1的a处放大示意图。

图中：1-桶形基体，2-cbn磨料区，11-端面板，12-圆柱形桶体，13-定位销，111-中心定位孔，112-螺栓光孔，α-内腰边与铅垂线之间的夹角，β-外腰边与铅垂线之间的夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1～3所示，用于螺旋锥齿轮磨齿的电镀cbn砂轮包括桶形基体1和位于基体顶部的cbn磨料区2，桶形基体1包括端面板11、圆柱形桶体12，基体近似呈桶形，基体有一定锥度，这种结构优化了砂轮的质量分布，增加了砂轮强度。桶形基体1的重量约占砂轮总重量的80%以上。

端面板11的中心定位孔111直径为¢80.005～¢80.015mm，公差范围非常小，有利于快速换和准确定位。端面板11和圆柱形桶体12之间采用定位销13定位和联结螺栓紧固，面板11的材质为铝合金，圆柱形桶体12的材质为普通合金钢，两者分开加工，工艺性好，公差便于保证，还减轻了砂轮的总体重量。

端面板11在距中心定位孔111圆心¢170mm或¢240mm的圆周上均布4个¢10.5mm的螺栓光孔112，电镀cbn砂轮通过端面板11的中心定位孔111和4个螺栓光孔112与机床紧密连接。

cbn磨料区的磨料层截面呈三角形状，且内、外两条腰边与铅垂线之间分别构成一定的夹角。当砂轮用于加工螺旋从动锥齿轮（大齿轮）时，内腰边与铅垂线之间的夹角α和外腰边与铅垂线之间的夹角β相等，均为22.5°；当砂轮用于加工螺旋主动锥齿轮（小齿轮）时，内腰边与铅垂线之间的夹角α为12°，外腰边与铅垂线之间的夹角β为10°～30°，可根据磨削凹凸面大小的不同来具体变化。cbn磨料区为单颗粒，粒度为50/60~170/200，通过电镀方式和桶形基体1紧密连接，镀层埋入率为50~60％。在磨料区的三角形顶端为两段圆弧连接一小段平面，过渡圆弧处有不同半径和高度的凸出。圆弧段和平面段的出刃偏差不大于20%，可满足高速磨削要求，粗糙度可达到ra0.8。cbn磨料区的把持力强，寿命长。

使用本发明砂轮的加工参数调整如下：

将砂轮基体尤其是端面板底部清理干净，无飞边、毛刺，将中心定位孔穿过机床砂轮轴，端面板底部和机床砂轮安装面紧密贴合后，将螺栓穿过螺栓光孔与机床固定连接，高速旋转砂轮2min，确保动平衡满足要求。

安装好工装夹具，输入调整卡中的机床参数，对刀深度0.6，设定循环数为2，粗磨进给深度为0.5，进给速度为3m/s～13m/s，砂轮线速度为45m/s；精磨进给深度为0.1，进给速度为3m/s～10m/s，砂轮线速度为50m/s。

磨削加工与工件检测：

启动机床，将齿轮工件安装在机床上，进行完全磨削加工。对加工完后的工件进行检测，齿部精度达到din3级,无烧伤，实际齿形和理论齿形的符合程度ses值为120。

本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨和原则的前提下做出各种变化。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于螺旋锥齿轮磨齿的电镀CBN砂轮，包括桶形基体和位于基体顶部的CBN磨料区，桶形基体包括端面板、圆柱形桶体，端面板的中心定位孔直径为¢80.005～¢80.015mm，CBN磨料区的磨料层截面呈三角形状，且内、外两条腰边与铅垂线之间分别构成一定的夹角。CBN磨料区为单颗粒，粒度为50/60~170/200，通过电镀方式和桶形基体紧密连接，镀层埋入率为50~60％。使用本发明电镀砂轮的使用线速度可达到80m/s，磨削进给量达到5～20m/s，比普通砂轮高，可实现螺旋锥齿轮的高效展成和成型磨削，并且磨削效率高、不烧伤、在其使用寿命内无需进行修整仍可以保证型面几何精度。

技术研发人员：魏志奇
受保护的技术使用者：汉德车桥（株洲）齿轮有限公司
技术研发日：2017.06.26
技术公布日：2017.08.29