Способ определения режущей способности абразивно-алмазного инструмента с однослойным алмазно-гальваническим покрытием

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для определения режущей способности абразивно-алмазного инструмента с однослойным алмазно-гальваническим покрытием (АГП). Инструмент устанавливают на плоскости стола электронного микроскопа и определяют оптическим методом количество алмазных зерен на участке АГП заданной площади. После чего определяют процентную концентрацию алмазов по приведенной зависимости, по которой оценивают режущую способность инструмента. В результате обеспечивается способность сохранения геометрической точности образующей рабочей поверхности инструмента. 3 табл.

 

Изобретение относится к области инструментальной промышленности, в частности к алмазным инструментам с однослойным алмазно-гальваническим покрытием (АГП), и может быть использовано для определения режущей способности этого инструмента.

Из уровня техники известен способ определения режущей способности абразивного инструмента, по которому взвешивают образец заготовки и испытуемый инструмент, проводят шлифование заготовки, повторно взвешивают образец заготовки и вычисляют режущую способность инструмента путем определения количества сошлифованного материала за цикл шлифования (Патент РФ №2250450, G01N 3/58, 2005).

Недостатком известного технического решения является то, что процесс определения режущей способности абразивного инструмента трудоемок и не позволяет оценить режущую способность инструмента без его частичного разрушения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ оценки режущей способности алмазного инструмента по концентрации алмазных зерен в объеме алмазоносного слоя инструмента, основанный на определении весового или объемного содержания алмазов, используемых при получении алмазоносного слоя (В.Н. Бакуль, «Основы проектирования и технология абразивного и алмазного инструмента», М., «Машиностроение», 1975, стр.164-167).

Недостатком известного способа является то, что данный способ нельзя использовать для определения концентрации в алмазоносном слое инструмента с АГП, так как при изготовлении данного инструмента нет однозначного соответствия между количеством алмазного порошка, помещенного в гальваническую ванну, и количеством, закрепленным на поверхность инструмента, также нет возможности оценить концентрацию в однослойном АГП, так как ее оценка производится в объеме алмазоносного слоя.

Техническая задача заявленного изобретения заключается в определении процентной концентрации алмазных зерен в рабочем слое алмазного инструмента с однослойным гальваническим покрытием, что в итоге позволяет оценить режущую способность инструмента.

Техническим результатом является обеспечение способности сохранения геометрической точности образующей рабочей поверхности.

Поставленная техническая задача решается посредством того, что согласно изобретению инструмент устанавливают на плоскости стола электронного микроскопа, затем оптическим методом определяют количество алмазных зерен на поверхности АГП на площади, задаваемой зернистостью алмазного порошка, после чего определяют концентрацию алмазов в процентах по следующей зависимости:

C = 3 2 * 1000 * Z π ( A ± 0,03 A ) 3 K * S * ( A + A 10,15 A ) ,

где

Z - количество алмазных зерен на поверхности алмазоносного слоя заданной площади S;

А - средний диаметр алмазных зерен основной фракции, мм;

К - коэффициент изометричности алмазного зерна;

S - площадь измеряемой поверхности гальванического покрытия, (0,3-5) мм2.

Сущность изобретения заключается в определении концентрации алмазов для инструмента с алмазно-гальваническим покрытием (АГП).

Способ определения режущей способности абразивно-алмазного инструмента с однослойным алмазно-гальваническим покрытием из следующих последовательных действий:

1. Определение оптическим методом количества алмазных зерен на участке АГП заданной площади;

2. Определение процентной концентрации алмазов по зависимости:

C = 3 2 * 1000 * Z π ( A ± 0,03 A ) 3 K * S * ( A + A 10,15 A ) .

Способ определения режущей способности абразивно-алмазного инструмента с однослойным алмазно-гальваническим покрытием осуществляется следующим образом. Инструмент устанавливается на плоскости стола электронного микроскопа, затем оптическим методом определяется количество алмазных зерен на поверхности АГП на площади, задаваемой зернистостью алмазного порошка, а затем определяется концентрация алмазов в АГП инструмента.

Так как АГП имеет один слой, для определения концентрации рассчитывается площадь, которую занял бы алмазоносный слой объемом 1 см3 на поверхности S1, толщиной Н, которая зависит от среднего диаметра алмазных зерен основной фракции А.

S 1 = V H

H = A ( 1 + 10.15 A )

где

S1 - площадь наибольшей грани параллелепипеда объемом 1 см3 и толщиной Н;

V - объем алмазоносного слоя 1 см3;

Н - толщина алмазоносного слоя;

А - средний диаметр алмазных зерен основной фракции.

Учитывая, что при 100% объемной концентрации алмазы в 1 см3 алмазоносного слоя занимают 25% от этого объема, определяется какое количество алмазных зерен Z находится в объеме этого слоя, предварительно определив объем одного алмазного зерна. За объем алмазного зерна принят объем эллипсоида вращения, который корректируется коэффициентом изометричности К алмазного зерна. Данный коэффициент определяется отношением объема шара с диаметром, равным показателю зернистости, к объему алмазного зерна.

Как известно, алмазы разных марок имеют разную форму, а соответственно и распределяются на поверхности неодинаково. Учитывая коэффициент изометричности К алмазного зерна, можно определять концентрацию не только в зависимости от зернистости, но и от марки алмазного порошка. Значения коэффициента изометричности К алмазного зерна в зависимости от марки алмазного порошка приведены в таблице 1 (ГОСТ 9206-80).

Таблица 1
Коэффициент изометричности алмазных зерен
Марка алмазного порошка
АС6 АС15 АС20 АС32 АС50 АС80 AC100
Коэффициент изометричности
3 2.2 1.3 1.2 1.2 1.2 1.1

Учитывая приведенные вычисления, процентная концентрация для инструмента с однослойным АГП определяется по зависимости:

C = 3 2 * 1000 * Z π ( A ± 0.03 A ) 3 K * S * ( A + A * 10.15 A )

где

Z - количество алмазных зерен, определенное оптическим методом на поверхности алмазоносного слоя заданной площади S;

А - средний диаметр алмазных зерен основной фракции;

К - коэффициент изометричности алмазного зерна;

S - площадь измеряемой поверхности АГП.

При определении концентрации необходимо учитывать тот факт, что на отдельных участках поверхности инструмента количество алмазных зерен Z неодинаково. Площадь, на которой производится измерение числа алмазных зерен Z, а соответственно и определение концентрации, выбирается так, чтобы разброс алмазных зерен Z был минимальным. Это обеспечивает наиболее точное определение концентрации алмазных зерен Z в АГП. В таблице 2 приведены рекомендуемые размеры площадей поверхности алмазоносного слоя для измерения числа алмазных зерен Z в зависимости от зернистости алмазного порошка. Для получения наиболее точных данных рекомендуется выбирать от 2 до 5 площадок на поверхности алмазоносного слоя.

Таблица 2
Рекомендуемая площадь поверхности измерения количества алмазных зерен алмазоносного слоя для измерения количества алмазных зерен
Зернистость алмазного порошка Площадь поверхности измерения S, мм2
50/40
63/50 0.3
80/63
100/80
1
125/100
160/125
200/160 3
250/200
315/250
400/315 5
500/400

На производственной базе ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» были проведены эксперименты по определению концентрации алмазных отрезных кругов различных конструкций. В качестве оборудования использовался электронный микроскоп с возможностью увеличения Х 400.

В первом случае была определена концентрация алмазных зерен Z в однослойном АГП отрезного круга формы 1A1R диаметром ⌀ 100 мм с алмазами марки АС32 зернистостью 50/40. Были выбраны 3 участка площадью 1 мм2 и на каждом из них определено количество алмазных зерен Z. Далее по имеющейся зависимости была определена процентная концентрация алмазных зерен Z в алмазоносном слое. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.

Во втором случае была определена концентрация алмазных зерен Z в однослойном АГП отрезного круга формы 1A1RSS диаметром ⌀ 200 мм с алмазами марки АС32 зернистостью 200/160. Были выбраны 3 участка площадью 3 мм2 и на каждом из них определено количество алмазных зерен Z. Далее по имеющейся зависимости была определена процентная концентрация алмазных зерен Z в алмазоносном слое. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.

Таблица 3
Результаты экспериментов
Средний диаметр алмазных зерен основной фракции, мм
Инструмент Коэффициент изометричности алмазных зерен (Марка алмазов) Площадь измеряемой поверхности АГП, мм2 Количество алмазных зерен, шт Процентная концентрация алмазов в АГП, %
Алмазный отрезной круг на гальванической связке формы 1A1R ⌀ 100 мм
1.2 (АС32) 0.045 1 274 162%
Алмазный отрезной круг на гальванической связке формы 1A1RSS ⌀ 200 мм
1.3(АС20) 0.180 3 116 149%

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет обеспечить измерение процентной концентрации алмазных зерен в рабочем слое алмазного инструмента с однослойным АГП, что в итоге позволяет оценить режущую способность инструмента.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном изобретении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области инструментальной промышленности;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Способ определения режущей способности абразивно-алмазного инструмента с однослойным алмазно-гальваническим покрытием (АГП), характеризующийся тем, что инструмент устанавливают на плоскости стола электронного микроскопа, затем оптическим методом определяют количество алмазных зерен на площади поверхности АГП, заданной зернистостью алмазного порошка, и о режущей способности инструмента судят по процентной концентрации алмазов, которую определяют по следующей зависимости:

где S - площадь измеряемой поверхности АГП,(0,3-5)мм2;
Z - количество алмазных зерен на поверхности площадью S;
А - средний диаметр алмазных зерен основной фракции, мм;
К - коэффициент изометричности алмазного зерна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изучения деформированного состояния обрабатываемого материала в зоне пластического деформирования при механической обработке с помощью делительных сеток.

Изобретение относится к устройствам для исследования или анализа свойств материалов путем определения величины сопротивления их просверливанию (плотности) и может быть использовано для определения физико-механических характеристик древесины растущих деревьев, пиломатериалов, деревянных строительных конструкций различного назначения и т.п.

Изобретение относится к устройствам для исследования или анализа свойств материалов. Устройство измерения сопротивления сверлению, состоящее из электрического двигателя привода вращения бурового сверла; каретки, установленной на направляющих и приводимой в движение от электрического двигателя привода подачи, например, постоянного тока через винтовую передачу; ограничителей смещения бурового сверла в поперечном направлении.

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности и может быть использовано для определения износа режущего инструмента станков с ЧПУ, функционирующих в условиях автоматизированного производства.

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке и может быть использовано для определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга после его правки.

Изобретение относится к технике измерений сопротивлений грунтов и снежно-ледяных образований резанию. .

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при изучении процесса стружкообразования пластичных материалов. .

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

Изобретение относится к области машиностроения и касается прогнозирования и контроля износостойкости твердосплавных группы применяемости К режущих инструментов.
Изобретение относится к абразивному инструменту, содержащему плавленые зерна. Абразивные зерна имеют химический состав в мас.% на основе оксидов: Al2O3 остальное до 100%, ZrO2+HfO2 16-24%, MgO в таком количестве, что массовое соотношение (ZrO2+HfO2)/MgO составляет от 25 до 65, оксиды, отличные от Al2O3, ZrO2, HfO2 и MgO 0-2%.

Изобретение может быть использовано в производстве абразивных материалов. Абразивные частицы согласно изобретению представляют собой фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве абразивных инструментов и паст для шлифовки и полировки изделий из твердых материалов и лакокрасочных покрытий.
Изобретение относится к абразивной обработке материалов, в частности к составам шлифовальных материалов для удаления вторичной окалины, ржавчины, старой краски, грязи и т.д.
Изобретение относится к абразивной обработке материалов, в частности к составам шлифовальных материалов для удаления вторичной окалины, ржавчины, старой краски, грязи и т.д.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении абразивных кругов, работающих на повышенных скоростях, или при силовом шлифовании.

Изобретение относится к дроблению алмазов при изготовлении алмазного породоразрушающего инструмента. .

Изобретение относится к абразивным изделиям, включающим плавленое зерно оксида циркония/оксида алюминия, имеющее улучшенную форму, а также к способам его изготовления.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении керамических формованных частиц для абразивных изделий. Упомянутая керамическая частица имеет четыре основные поверхности, соединенные шестью общими кромками. Каждая из четырех основных поверхностей соединена с тремя другими основными поверхностями, а шесть общих кромок имеют в основном одинаковую длину. Абразивная частица соответствует номинальным разрядам, принятым в абразивной промышленности. Раскрыты также способ получения абразивной частицы и абразивное изделие, состоящее из керамических формованных частиц, закрепленных на связующем элементе. В результате повышается эффективность обработки за счет высокой степени симметрии керамических абразивных частиц, снижающей вероятность их ориентации в абразивном изделии в определенном направлении. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для определения режущей способности абразивно-алмазного инструмента с однослойным алмазно-гальваническим покрытием. Инструмент устанавливают на плоскости стола электронного микроскопа и определяют оптическим методом количество алмазных зерен на участке АГП заданной площади. После чего определяют процентную концентрацию алмазов по приведенной зависимости, по которой оценивают режущую способность инструмента. В результате обеспечивается способность сохранения геометрической точности образующей рабочей поверхности инструмента. 3 табл.

Наверх