专利名称：铸铁用电沉积砂轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸铁用的电沉积砂轮，尤其是一种铸铁生产工厂在提供铸件坯料时，用于对铸模分型面部分的铸造飞边或内绕口等附加层进行磨削去除加工的铸铁用电沉积砂轮。
一般，在铸件生产工厂，用来把铸模分型面部分的铸造飞边和内浇口等不需要的附加层磨削去除的方法，是将硬质氧化物和硬质碳化物磨粒用酚醛树脂烧结而成的、在烧成时将纤维强化了的所谓树脂结合砂轮装在电动式或气动式的手摇砂轮机上进行磨削作业的。但是，由于在作业时，会因砂轮的磨损而产生大量的粉尘，而且还会因磨削热引起酚醛树脂等燃烧而散发出恶臭，这对作业环境和安全卫生都是不好的。
近几年，在铸件生产工厂还存在体力劳动繁重和人手不足的问题，有许多企业采用自动去除飞边加工或半自动去除飞边加工。同时，多轴自动机械(机械手加工机械)等的性能也提高了。通过对这些加工机械的实际运转工序的管理来提供作为坯料的铸件，近年来这种情况逐渐多起来了。
在用这些自动磨削机械进行铸件加工时，一般都采用壁厚、外径等较大的上述树脂结合砂轮。图5是表示用于这种多轴自动机械(机械手)把铸件坯料作为加工对象的普遍用于对铸造时产生的附加层进行磨削去除加工的树脂结合砂轮的示意图，用虚线表示砂轮周缘的磨损状态。
上述现有技术存在以下问题随着砂轮的磨损，对磨削程序有影响，因而在加工一定数量的工件后，需要用灵敏元件等检测砂轮的磨损程度，而且需要设定砂轮沿X轴前进的程序；又由于砂轮的磨损会使其周缘速度发生变化，因而对磨削速度有影响。
另外，从提高砂轮的耐久性考虑，常采取把所装的树脂结合砂轮的外径和壁厚加大、减少砂轮更换的频率等措施。然而，用自动磨削机械虽能去除铸造飞边，但由于砂轮的磨损常常使砂轮在厚度上形成大致呈半圆形磨损(参照图5)或呈异形磨损，这样，在复杂铸件的拐角等部位就会产生多处不能被磨削的现象。
因此，现在的实际情况是用手工和新式的手摇砂轮机械来进行粗磨加工，尚未开发出能解决这些问题的有效的砂轮结构；在必要的场合下，不得不采用那种具有磨损检测装置等复杂的、规模较宠大的自动磨削专用机。
如上所述，在用多轴自动机械(机械手)把铸件加工成坯料形状、把铸造时形成的附加层磨削除去的加工中，常用的树脂结合砂轮有形成图5所示的磨损状态的缺点。人们普遍认为金刚石不适用于铁的磨削，因此至今尚未开发出供铸铁件磨削用的砂轮。
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种铸铁用电沉积砂轮，它能克服以前的供多轴自动机械对铸件进行粗加工磨削用的树脂结合砂轮的缺点，又能满足多轴自动机械对铸件进行粗加工磨削时的下述要求。
(1)砂轮上起磨削作用的刀刃部、特别是砂轮的前端不会发生偏磨损，能够在稳定的周速基础上保持良好的磨削性能，能使砂轮使用寿命延长。
(2)能提高多轴自动机械的加工精度，而且能提高工件质量和生产效率，从而能供给不用修整的坯料。
(3)在用砂轮进行磨削时，不会产生粉尘和恶臭等，而且安全性也提高了。
(4)有较好的操作性能，能使粗磨削加工工序的控制程序中的示教作业简化；由于不用另设磨损检测装置，因而能建立起用简单的程序进行管理的系统。
(5)能使生产工厂的综合运转成本降低。
为了达到上述目的，本发明提供的回转圆板式的铸铁用电沉积砂轮是在圆板状底板的周缘部，沿底板圆周方向连续地形成比上述周缘部内侧的底板厚度还厚的圆环状磨削刀刃部；在该磨削刀刃部上，用电沉积方法分布着硬质磨粒。另外，上述的硬质磨粒是由金刚石颗料或立方晶体氮化硼颗粒构成。
具体地说，本发明的铸铁用电沉积砂轮具有下述的结构。
(1)在具有一定厚度的圆板状底板的与被粗磨削加工的铸件相接触的部分上，形成了圆环状磨削刀刃部，并通过电沉积方法在刀刃部上分布着金刚石颗粒或立方晶体氮化硼颗粒；这个磨削刀刃部的沿底板厚度方向的断面形状大体呈方形，并具有两个与底板侧面平行的侧面；上述周缘部的前端面的中央部位有与上述底板垂直的面，前端面沿上述底板径向形成大致呈梯形或圆弧形的形状；上述前端面与两个平行侧面相连接的角部呈圆弧形；至少在上述的前端面、圆弧形部位和两个侧面上，用电沉积方法分布着硬质磨粒。
(2)除上述圆板状底板的前端磨削刀刃部以外，经过减薄加工，使其余部分的厚度比刀刃部的厚度薄。
(3)由于这种多轴自动机械用铸件粗加工砂轮可不使用砂轮磨损控制装置，因而能普及用于简易型多轴自动机械。
本发明的铸铁用电沉积砂轮具有上述结构，把它用来对生铁铸件坯料进行粗加工时，由于圆环状的磨削刀刃部与底板之间在厚度上有差异，因而能利用侧面部分和前端部分把铸模分型面部分的铸造飞边和内绕口等附加层压坏或进行磨削整形。这样，通过使装着上述结构的铸铁用电沉积砂轮的自动磨削机械沿三个轴向动作，就能容易高效率地进行高精度的磨削整形。
由于以前砂轮的圆板状底板的前端部形状是简单的“”字状，起磨削作用的有效硬质磨粒会局部地受损伤，结果就不能进行有效的磨削。但上述结构的砂轮的折弯、挠曲等纵弯曲强度是以前的树脂结合砂轮的15倍，因此在能达到砂轮轮缘平衡的范围内，将底板减薄或在底板上加工出部分孔穴，就能容易地使砂轮的重量减轻。
本发明考虑了以下因素在铸件里有分散的游离石墨，它能起固态润滑剂作用；与钢材相比，由于铸件含有较多的碳、硅、锰、磷、硫等，因此较脆、能充分被磨削；用上述结构的电沉积砂轮对铸件坯料进行磨削加工时，由于超硬质磨料的露出面积较大，散热性能较好，因而有抑制刀刃温度上升的作用，能呈现出极显著的加工效果。
图1是本发明铸铁用电沉积砂轮的一个实施例的、沿包括磨削刀刃部的底板厚度方向的断面图；图2是说明本实施例在磨削铸件时的动作的示意图；图3是图2的a部的放大图4是图3的b部的放大图；图5是一般使用的树脂结合砂轮的断面图。
下面，参照附图来说明本发明的实施例。
图1表示本发明的铸铁用电沉积砂轮的一个实施例，是沿着包括磨削刀刃部在内的底板厚度方向的断面图。如图1所示，本实施例的铸铁用电沉积砂轮1沿有一定厚度T2的圆板状底板2的周缘设置着具有比T2厚的规定厚度T1的圆环状磨削刀刃部3。
如图所示，本实施例中，磨削刀刃部3的厚度方向的断面大致呈方形，具有两个与底板2的侧面平行的侧面4、4，周缘部的前端面由与底板相垂直的中央面5和稍微倾斜的倾斜面6、6构成，倾斜面6、6的倾斜角α较小，即，上述的前端面做成沿底板径向的高度为h2的较低矮的大致梯形的形状。
而且，中央面5和倾斜面6的连接部分形成曲率半径R2较大的圆弧形，倾斜面6和侧面4的连接部分形成曲率半径R1较小的圆弧形。另外，磨削刀刃部3的前端中央面5的宽度t比底板厚度T2稍小。磨削刀刃部3沿底板径向的高度h1比底板厚度T2稍大。
至少在磨削刀刃部3的梯形前端面5、6、圆弧形部R1、R2及平行的两个侧面4、4上，沿底板圆周方向呈圆环状连续地用电沉积方法分布着由30～50目的金刚石(或立方晶体氮化硼)的颗粒构成的硬质磨粒7。
下面，用图2～图4说明本实施例的动作。
如图2所示，为了对铸件9的例如a部进行磨削整形，装着本实施例的铸铁用电沉积砂轮1的自动磨削机8做成能向x、y、z三个方向动作的结构。
图3是图2的a部放大图，经调查的结果表明，在铸件9的a部的分型面部分所产生的铸造飞边10和内绕口等的断面形状多半大致呈三角形，铸件的铸造飞边10和内绕口等的附加层高度大致是5～20mm。使本实施例的铸铁用电沉积砂轮的刀刃部分前端面和两侧面与这些铸造飞边10和内绕口等相接触，按照磨削加工程序，沿着图中箭头所示方向移动并进行磨削。
图4是图3的b部放大图。如图4所示，即使在铸造飞边10a的高度非常高的情况下，由于有厚度差别(T1＞T2)，因而能把片状飞边压坏。
由于本实施例是如上所述地根据铸件上产生的铸造飞边和内浇口等附加层形状的调查内容而开发出砂轮的形状。因此，这种形状的砂轮能使电沉积在圆板状底板上的全部磨粒都有效地起磨削作用，从而使砂轮寿命得以延长。
以前的圆板状底板的前端形状是如图5所示的简单的“”字形的，起磨削作用的有效硬质磨粒会受到局部的损伤，结果就不能进行有效的磨削。然而，在本实施例中，如果在提供铸件坯料时，刀刃部拐角部分的磨削精度在5R以内则基本能满足容许偏差范围。据此，刀刃部形状可以如图1所示那样，从底板厚度方向向两侧稍微倾斜的角度(α)可定为使刀刃部的棱线高度(h2)不超过5mm的任意角度；在刀刃部中央部位有与回转轴平行的面，它的厚度(t)不超过刀刃部厚度的1/3；各个棱线部位是用任意的圆弧R加以连接而形成圆弧形的；刀刃部侧面有适合于被加工铸件上的铸造飞边高度的高度(h1)。
本实施例是把全部硬质磨粒只一层地电沉积在h1为10～15mm左右的包括大致呈梯形的前端部的磨削刀刃部上。又由于本实施例与以前的树脂结合砂轮不同，除刀刃部以外，其余都用钢做成，因此它的折弯、挠曲等纵弯曲强度为以往砂轮的15倍以上，在达到砂轮轮缘平衡的范围内，可通过将底板减薄或在底板上加工出部分孔穴等方法容易地减轻砂轮的重量。
此外，刀刃部前端断面的形状不局限于上述梯形，亦可做成圆弧状的，实施例中前端部位为平面，也可做成斜面，这样也可取得与上述实施例同样的效果。另外，磨削刀刃部3的断面形状也可根据被磨削铸件，适宜地选择刀刃部厚度T1与高度h1的比例。
使用本实施例的铸铁用电沉积砂轮能取得下述效果。
(1)提高铸件加工质量由于在使用过程中砂轮前端部形状变化小，砂轮的外径处有一定的圆周速度，因而能使铸件质量稳定，而且可简化示教程序操作。
(2)提高生产率由于本专利砂轮的寿命长，能大幅度地减少砂轮更换次数，从而缩短了更换砂轮的时间，使生产率提高10～20％；由于在自动加工过程中，没必要进行以前那样的砂轮磨损修正程序，因而使程序简化，提高了每个周期时间里的效率，又能使生产效率提高。
(3)提高安全性因为没有以前的砂轮破损现象，不必做成以前砂轮那样厚的形状；可根据铸件形状，自由地选择电沉积砂轮形状，所以能提高安全性。砂轮的管理适用于一般磨床结构规格，没必要采用特别的管理。
(4)提高环境卫生水平完全消除以前砂轮的因磨损产生的粉尘现象，也没必要进行废物处理，而且还能考虑把磨削的粉末加以再次利用。
即使是进行干式自动磨削，本实施例仍能有上述效果，虽然固定硬质磨粒的结合剂(镍镀层)有些磨损，但一层型的电沉积砂轮能被充分使用到其寿命终点，因此完全没必要做成多层型的，硬质磨粒的磨损程度对提供铸件坯料没有任何影响。
因而，没必要像以前那样，在多轴自动磨削机械上设置磨损检测装置，可简单地通过检测驱动马达的负荷电流就能充分得知砂轮的寿命，能普及便宜的多轴自动磨削机械。本实施例是把刀刃部的电沉积磨粒的使用量和铸件磨削工作量之间的关系加以定量地分析，作成所谓的磨削比并加以标准化，使铸件用电沉积砂轮的耐久性显著提高。
下面说明本发明的实验例。
(1)实验例1用装在自动机械手上的“金刚石电沉积砂轮”进行粗磨削加工，把汽车用的大型凸轮轴作为被加工对象(铸件FC300)，使用φ220×6t(其中，底板刀刃部厚度以外部分为3.5.t)×φ20H7的金刚石电沉积砂轮(35/40U.S网目的金刚石)，砂轮(二轴控制)的进给速度(F)2500mm/min；砂轮的转数4800rpm，在这样条件下进行磨削实验。
实验结果表明，上述实验中作为工具的砂轮能有以前的树脂结合砂轮310个那样长的寿命(1个树脂结合砂轮，大约能处理250根轴)，在有上述效果的前提下，大约能处理87000根轴，单从砂轮的工具费计，只要用以前的1/5费用就能完成上述处理的数量。
(2)实验例2用装在自动磨削机上的“金刚石电沉积砂轮”进行粗磨削加工，把铁道车辆用的制动片作为被加工对象(铸件FC***)，使用的砂轮是φ355×19t(底板刀刃部厚度以外为10t)×φ31.75H7的电沉积金刚石砂轮；电沉积磨粒金刚石(30/35U.S网目)；砂轮(三轴控制)的进给速度(F)2000～4000mm/min；砂轮的转数1750rpm，在这样条件下进行实验。
本实验采用的自动磨削机械本体是按照所装的电沉积砂轮的规格制作的、不用磨损检测装置的、便宜的自动磨削机。实验结果表明，砂轮有大约能处理180,000个制动片的耐久性，就单件成品所消耗的工具费而言，每件只需约1日元是极便宜的。
如上所述，本发明是关于铸件生产工厂提供铸件坯料时，把铸件上的分型面部分所产生的铸造飞边或内绕口等附加层磨削去除加工用的砂轮。由于磨削刀刃部，特别是砂轮前端不会发生偏磨损，因而能保持稳定的圆周速度、磨削性能，使寿命延长。还由于用多轴自动机械能使加工精度提高，因而能提高铸件质量和生产率，消除磨削时产生的粉尘和恶臭。在用这种砂轮进行的磨削控制程序中，能使示教作业简化，能使生产工厂降低综合运转费用。
权利要求
1.一种回转圆板式的铸铁用电沉积砂轮，其特征在于在圆板状底板的周缘部形成比上述周缘部内侧的底板厚度还厚的圆环状磨削刀刃部；在该磨削刀刃部上，用电沉积方法固着硬质磨粒。
2.如权利要求1所述的铸铁用电沉积砂轮，其特征于上述的硬质磨粒是金刚石颗粒或立方晶体氮化硼颗粒。
3.如权利要求1所述的铸铁用电沉积砂轮，其特征在于上述硬质磨粒的粒度为30～50目。
4.如权利要求1所述的铸铁用电沉积砂轮，其特征在于上述磨削刀刃部沿底板厚度方向的断面形状大致呈方形、且具有两个与底板侧面平行的侧面，前端面形成稍向外凸的凸面，上述前端面与平行的两个侧面的角接部位呈圆弧形；至少在上述的前端面、圆弧形部位和两个侧面上，用电沉积方法固着硬质磨粒。
5.如权利要求1所述的铸铁用电沉积砂轮，其特征在于上述的磨削刀刃部沿底板厚度方向的断面形状大体呈方形、且具有两个与底板侧面平行的侧面；上述磨削刀刃部的前端面的中央部位有与底板垂直的面，并沿底板经向形成高度较低的大致梯形或大致圆弧形的形状；上述的前端面和平行的两个侧面的角接部位形成圆弧形；至少在上述的前端面、圆弧形部位和两个侧面上，用电沉积方法固着硬质磨粒。
6.如权利要求1所述的铸铁用电沉积砂轮，其特征在于上述的磨削刀刃部是把铸模的分型面部分所产生的铸造飞边或内绕口等附加层作为磨削对象的。
7.如权利要求1所述的铸铁用电沉积砂轮，其特征在于形成上述的磨削刀刃部的圆板状底板是适用于铸件粗加工用的多轴自动机械的。
8.一种回转圆板式铸件粗加工用电沉积砂轮，其特征在于在具有一定厚度的圆板状底板的周缘部设置着比圆板状底板厚度还厚、但有规定厚度的圆环状磨削刀刃部，上述磨削刀刃部沿底板厚度方向的断面形状大致呈方形，并具有两个与上述底板侧面平行的侧面；上述磨削刀刃部的前端面的中央部位有与底板垂直的面并沿底板径向呈高度较低的大致梯形的形状；上述磨削刀刃部的前端面与平行的两侧面的角接部位形成圆弧形；至少在上述梯形前端面、圆弧形部位和平行的两个侧面上，用电沉积方法沿底板周向连续地分布着由粒度为30～50目的金刚石或立方晶体氮化硼颗粒组成的硬质磨粒；由上述磨削刀刃部的前端面或两个侧面来磨削铸模的分型面部分产生的铸造飞边或内浇口等附加层。
9.一种安装着如权利要求1～8项中任意一项所述的铸铁用电沉积砂轮的铸件粗加工用的多轴自动磨削机械。
全文摘要
一种铸铁用电沉积砂轮。它是在圆板状底板的周缘部设置较厚的磨削刀刃部。磨削刀刃部侧面与底板侧面平行，前端面由与底板垂直的中央面和两个稍倾斜的面构成，刀刃部沿径向呈上部为高度较低的大致梯形的方形，各面的连接部形成圆弧形；用电沉积法把金刚石或立方晶体氮化硼硬质磨粒固定在刀刃部上。底板可通过减薄等措施减轻重量。把上述结构的砂轮装在多轴自动机上对铸件进行粗加工，能省略砂轮磨损的控制装置，普及简易型多轴自动机。
文档编号B24D3/04GK1131601SQ95100440
公开日1996年9月25日 申请日期1995年2月20日 优先权日1994年12月16日
发明者齐藤诚 申请人:株式会社利根