电镀金刚石工具是采用电沉积方法将金刚石磨料固结在金属基体上使金刚石磨料具有切削能力的工具。按照金刚石磨料在工具表面的分布状态,可将其分为有序排布和无序排布电镀金刚石工具。传统电镀金刚石工具属于无序排布,磨粒之间的距离大小不一,容屑空间小,金刚石磨粒之间存在相互干扰和重复磨削现象;有序排布电镀金刚石工具的金刚石磨料在工作层中呈现规则分布,金刚石磨粒具有合理的间距,容屑空间增大,能够有效减少金刚石磨粒相互干扰和重复磨削,此外,金刚石磨粒有序分布能够提高金刚石利用率、降低磨削力、降低磨削温度和提高工件表面质量,因此广泛应用于精密和高效磨削加工中。本文主要对有序排布精密电镀金刚石工具的关键制造技术进行研究:1.磨粒有序排布技术(1)磨粒有序排布制造方法介绍了电镀工具的磨粒有序排布制造方法,论述了人工手植法、静电排布法和掩模法磨粒有序排布技术的基本原理、应用场合和特点,人工手植法具有适用形面复杂程度大、工艺流程简单和投资小等优点,确定采用人工手植法有序植砂,解决复杂形面电镀金刚石工具有序植砂的难题。(2)磨粒排布方式对常用的磨粒排布方式进行系统分析,论述了叶序排布、磨粒定向排布和特定图案排布三种排布方式对工具磨削性能的影响,叶序排布设计简单,排布合理,能够显著提高工具的磨削性能。2.精密复杂形面有序排布电镀金刚石磨削工具制造技术研究(1)精密复杂形面有序排布电镀金刚石磨削工具制造方法对比分析了内电镀法和外电镀法制造电镀金刚石工具的原理、工艺流程和特点,内电镀法具有制造工具精度高、金刚石磨粒等高性好和适用型面复杂程度大的优点,确定采用内电镀法制造有序排布精密电镀金刚石工具,并分析了内电镀法的工艺流程和特点。(2)手植法有序排布磨粒内电镀固砂技术(1)植砂首先,论述了常用胶体涂覆方法的原理、特点和应用场合,刷涂法具有适用形面复杂程度大、操作简单和无需遮蔽等优点,确定采用刷涂法涂覆导电胶;其次,实验研究了植砂器吸附压力、针头内径和金刚石粒度三者的匹配关系及其对植砂效率的影响,并分析了人工手植法的工艺流程和特点。(2)导电胶选择及对工具精度影响对比分析了不同导电粒子复合型导电胶的导电性和胶体稳定性,银导电胶具有导电性能好、制造工艺成熟和不怕氧化等优点,确定采用银导电胶,并实验研究了银导电胶的导电粒子粒径、粘度、粘结强度和固化收缩率对电镀金刚石工具精度的影响规律,确定导电胶最佳参数为:导电粒子的粒径6~9μm,粘度15000cp,粘结强度2.5MPa,固化收缩率0.2%。3.电镀金刚石工具磨削性能实验研究在1中分析排布方式对工具磨削性能影响的基础上,依据切削理论,计算工件表面粗糙度的理论公式,并对影响工件表面粗糙度的叶序参数进行研究,确定了叶序发散角α、叶序系数h和金刚石粒度对工件表面粗糙度的影响规律,为选择合理的叶序参数提供理论和试验依据。