Способ изготовления алмазного инструмента

 

Изобретение относится к области инструментальной промышленности и различным отраслям приборостроения. С целью повышения стойкости и режущей способности инструмента, величину предварительного закрепления выбирают 0,3-0,5 размера зерна, при этом связку для предварительного закрепления берут в 1,5-2,0 раза мягче с&язки для окончательного закрепление или проводят эту операцию в два этапа, причем твердость связки 1-го этапа в 2,5- 3,0 раза, а второго в 1,15-2,0 раза меньше, чем для окончательного закрепления . 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 В 24 D 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3840134/25-08 (22) 10.01.85 (46) 15.01.87. Бюл. Р 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-теХнологический институт природных алмазов и инструмента (72) В.Р.Кангун, Р.З.Цыпкин, В.В.Журавлев, И.Г.Калинина, Е.И.Старовойтов, М.Ф.Хейфец и А.Н.Золотов (53) 621.922.079(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 559816, кл. В 24 D 3/06, 1972. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО

ИНСТРУМЕНТА

„„SU„„1283067 А 1 (57) Изобретение относится к области инструментальной промышленности и различным отраслям приборостроения.

С целью повышения стойкости и ревущей способности инструмента, величину предварительного закрепления выбирают

0,3-0,5 размера зерна; при этом связку для предварительного закрепления берут в 1,5-2,0 раза мягче связки для окончательного закрепления или проводят эту операцию в два этапа, причем твердость связки 1-1 о этапа. в 2,53,0 раза, а второго в 1,15-2,0 раза меньше, чем для окончательного закрепления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1283067

Изобретение относится к,инструментальной промьппленности и приборостроению и касается способа изготовления алмазного инструмента на гальванической связке.

Целью изобретения является повыше.. ние стойкости и режущей способности инструмента за счет повышенной концентрации крупных алмазов.

Описываемый способ изготовления алмазного инструмента на гальванической связке заключается в последовательном нанесении крупных алмазов, предварительном их закреплении с доводкой инструмента по размеру или форме, нанесении мелких алмазов и окончательном заращивании металломсвязкой, причем предварительное закрепление производят на величинч Н ( 0,3-0,5А, где А — размер зерен алмазов. При этом связку для предваритель ного закрепления крупных алмазов или берут в 1 15-2,0 раза мягче связки, применяемой для окончательного заращивания, или предварительное закрепление производят в два этапа путем последовательного нанесения связки вначале в 2,5-3 0 pasa а затем в 1,15-2,0 раза мягче связки, применяемой для окончательного заращивания, высота слоя связки первого этапа предварительного закрепления составляет h 0,05-015А.

<Уа фиг. 1 — сечение алмазоносной поверхности с окончательным заращиванием связкой, содержащей мелкие алмазы; на фиг. 2 — сечение алмазоносной поверхности с окончательным заращиванием связкой; на фиг. 3-сечение алмазоносной поверхности с предварительным закреплением крупных алмазов в два этапа; на фиг. схема доводки де размера путем раз. ворота крупных алмазов.

Алмазный инструмент состоит из корпуса 1, нанесенных на него круп.ных алмазов 2, закрепленных предварительно слоем 3 металла. После разворота зерен 2 ойи окончательно эаращиваются либо слоем ч металла (фиг. 2), либо слоем 5 металла с мел кими алмазами 6 (фиг. 1 и 3). Слой для предварительного закрепления может состоять из двух частей 7 и 8 разной твердости.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность инструмента известными методами гальваностегии наносят алмазные зерна 2 крупных размеров и предварительно закрепляют их посредством гальванического заращивания металлом-связкой 3. Обычно величина предварительного заращивания составляет Н «< 0,2А. В описываемом способе предварительное закрепление производят на величину Н < (0,3-0, А., ° Такая величина предварительного закрепления обеспечивает надежное закрепление единичных зерен, выступающих !

5 эа габарит инструмента, в процессе их разворота при обработке по методу выглаживания. Если величина слоя для предварительного закрепления принимается в обычно принятых пределах (Н с 0,2À), то происходит удаление выступающих за габарит инструмента алмазов, снижается их концентрация в алмазоносном слое, .что предопределяет их пониженную стойкость и режущую способность. При применении разворота алмазов сохраняется получен- ная в процессе нанесения концентрация крупных алмазов.

После предварительного закрепления крупных алмазов инструмент переносят на токарный станок соответствующих размерам инструмента габаритов. Инструмент 9 закрепляют в патроне станка и придают ему вращение, а в реэцедержателе устанавливают стержневой инструмент 10 в виде вьг

1 глаживателей и сообщают ему перемещение вдоль инструмента. При этом радиальное положение инструмента устанав=ливают с целью получения необходимого размера. При прикосновении выглаживателя к выступающему за размер зерну в результате действия касательной силы происходит разворот последнего в связке. В результате упругого последействия зерна могут частично возвращаться к первоначальному положению. Поэтому в ряде случаев эту операцию повторяют несколько раз либо путем последовательного приближения выглаживателя на заданный размер, либо путем нескольких проходов при . одной установке выглаживателя в радиальном направлении. В качестве выглаживателя могут использоваться алмазы в оправе.

Исследования показали, что электролит, обеспечивающий твердость никеля НВ=100-120, может применяться

1283067 для инструментов, в которых крупные зерна не превышают размера 160/125.

При больших размерах алмазных зерен упругое последействие настолько возрастает, что для разворота выступаю- 5 щих эа габарит зерен приходится применять только многопроходный вариант операции с числом проходов до 610. В этом случае удается развернуть .выступающие зерна в требуемое положение, но при этом вокруг зерна в металле-связке появляются микротрещины и значительно снижается прочность закрепления зерен. Это объясняется хрупкопластичным.характером разрушения никелевых покрытий, полученныхиз сернокислых электролитов.

Экспериментально установлено, что, закрепляя предварительно алмазы зернистостью 200/160-315/250 более пластичным металлом, удается уменьшить упругое последействие и за 1-2 прохода развернуть крупные алмазы в требуемое положение. Этому требованию соответствуют никель, полученный из сульфаминового электролита, и медь, твердость которых в 1,15-2,0 раза меньше твердости никеля, полученного из сернокислого электролита. При использовании более мягких металлов (цинк, кадмий) резко снижается прочность закрепления единичных зерен и повышается расход алмаза при обработке.

В то же время при использовании более крупных алмазов (400/315 и крупнее) применение сульфаминового никеля и меди не дает положительных результатов, так как приходится применять многократные проходы для разворота алмазов, что ослабляет закреп ление зерна.

В результате разворота зерен в слое предварительного закрепления 45 наибольшее перемещение имеют точки, расположенные ближе к корпусу инструмента. Перемещение этих точек определяет в значительной мере упругое последействие. Экспериментально уста" у новлено, что если предварительно заращивать крупные зерна на величину (0,05-0, 15)A металлом, имеющим твердость в 2,5-3 раза меньше, чем сернокислый никель, а затем до уровня (0,3- 0,5)А сульфаминовым никелем или медью, то можно за 1-2 прохода развернуть алмазы зернистостью 400/

/315 и крупнее в требуемое положение.

Таким образом, предварительное закрепление для этих алмазов должно проводиться в два этапа, при этом первоначально — более мягкими металлами, например цинком, кадмием.

После операции доводки до размера осуществляют либо окончательное заращивание алмазов электроосажденным никелем до полного закрепления, либо нанесение и закрепление более мелких алмазов 6. Последний вариант используется для инструментов, применяемых при обработке материалов с повышенной абразивной способностью, например древесно-стружечных плит, высокопористых, стеклокристаллических материалов и т.п.

В зависимости от требуемой точности и обрабатываемого материала операцию нанесения и закрепления более мел" ких алмазов можно выполнять несколь-, ко раэ, совмещая с доводкой до раз- мера или формы до нужного насыщения поверхностного слоя инструмента.

Пример. Были изготовлены головки ф 18+0,05 с различным исполнением алмазоносного слоя. Алмазоносный слой состоял из крупных алмазов и алмазов АСМ 60/40 в поверхностном слое. Общая. зарощенность крупных алмазов (0,7-0,75)A.

Окончательное заращивание производили никелем из сернокислого электролита содержащего, г/л: NiSO 7Н О

3003 Nicl, 6HЯО 303 Н В04 l30 д я предварительного закрепления использовали никель из сульфаминового- электролита содержащего, г/л: Ni (NH)<>.

4Н О 350; NiC1 . 6Н О 40; H ВОз 30, цинк из сернокислого электролита содержащего, г/л: Еп80 7Н О 200;

НадБО4 Н О 50; А1($0 ) 18Н,О 30, декстрин, олово иэ сернокислого электролита содержащего, г/л: Яп$0„ 50;

H S0 80; Ма ЯО 50, фенол 8, столярный клей 3, и медь из сернокислого электролита содержащего,г/л: CuSO<

250; НБО, 75; С<Н>ОН 8.

Использовались стандартные режим нанесения металлов.

Разворот крупных зерен осуществляли на токарном станке ОТ-4 при частоте п=160 об/мин за 1-2 прохода. Головки устанавливали на электродвигатель мощностью N=0,25 кВт, частота враще-:: ния головок п=2760 об./мин. Обрабатывали пластины стеклокристаллического материала постоянной шириной

Раэм алма

0,2А (про- Никель иэ серно- 24,7 тотип) кислого раствора, 110

160/125

Удаление выступающих зерен

0,40А

160/125

31,4

То же

Разворот выступающих зерен

О, ЗА-, 160/125

160/125

160/125

160/125

250/200

250/200

29,7

То же

0,25А

25,3

0,5А

32,1

0„60А

0,40А

23,6

27,4

0,40А

250/200

250/200

О, 40А 0,40А

Медь, 55

Цинк, 37,37,3

32,4

5 128306

6 мм при режимах t=2 мм, S 255 мм/мин.

Обработку пластин производили до полного выхода из строя головки, т.е., до износа алмазоносного слоя.

Ф

Особенности исполнения головок и результаты испытаний приведены в таблице.

Приведенные данные показывают, что предлагаемый способ изготовления обеспечивает по сравнению с из- 10 вестным большую стойкость инструмента.

Формула из о бре тения

1. Способ изготовления алмазного инструмента на гальванической связке путем нанесения крупных алмазов, предварительного их закрепления с доводкой инструмента но размеру и форме, нанесения мелких алмазов и окончательного эаращивания металлом7 6 связкой, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения стойкости и режущей способности инструмента за счет повышенной концентрации крупных алмазов, предварительное закрепление производят на величину

Н «0,3-0,5А где А — размер зерен алмаза, а связку для предварительного заращивания берут в 1,15-2,0 раза мягче связки, применяемой для окончательного эаращивания.

2. Способ по и. 1, о т л .и ч а юшийся. тем, что предварительное закрепление крупных алмазов производят в два этапа путем последовательного нанесения связки вначале в 2,5-3 раза, а затем в 1, 15-2,0 раза мягче связки, применяемой для окончательного заращивания, причем высоту h слоя связки первого этапа предварительного закрепления выбирают из соотношения h 0 05-0,15А.

Никель из сульфами- 39,4 нового раствора

I

1283067

400/315

400/315

То же

0,4А

i0„4А

400/315

400/315

0,4

Разворот вы- 0,4А ступающих зерен

Продолжение табли

Никель из серно- 35,2 кислого раствора

110

Цинк толщиной

:О, 15А, 35, и йикель из сульфаминового раствора, 90. 52,4

ОЛОВО толщиной, О, 15А,15, и никель из суль- фаминового раствора, 90 41,7

Цинк толщиной ,0,05А 35, и никель из сульфаминового раствора, „90 50,3

1 283057

Составитель Т.Никонорова

Редактор И.Рыбченко Техред A.Êðàâ÷óê Корректор A-Обручар

Заказ 7342/13 Тираж 712 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4