СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1997 года по МПК B24D5/12 B24D18/00 

Изобретение относится к производству алмазного инструмента, в частности к изготовлению алмазных отрезных кругов с наружной и внутренней режущей кромкой, трубчатых сверл, штрипсов, бесконечных пил и т. п. изготавливаемых с использованием электрохимии.

Известен способ изготовления кругов, при котором берут корпуса, прорезают в них сквозные пазы или выемки на некоторую глубину и наносят алмазный слой гальваническим осаждением алмазных зерен (заявка ЕПВ N 0144468, кл. В 28 D 1/12, 1983).

Недостатком таких кругов является то, что режущая поверхность, которая трется об обрабатываемую деталь, представляет собой сочетание алмазных зерен и материала корпуса, так как толщина корпуса достаточно большая, то между режущей поверхностью и обрабатываемым материалом возникают большие силы трения, что значительно снижает режущую способность инструмента.

Известен способ изготовления алмазных отрезных кругов с внутренней режущей кромкой (АВРК), при котором на корпусе с двух сторон в шахматном порядке выполняют радиальные выемки на глубину не менее половины толщины корпуса, затем наносят алмазный гальванический слой. Глубина и ширина выемок выбраны таким образом, что алмазный слой при нанесении его на корпус полностью повторяет форму корпуса. Это условие удовлетворяется в том случае, если размер алмазных зерен значительно меньше глубины и ширины выемки (авт.св. СССР N 1320048, кл. В 24 D 5/12, 1985).

При изготовлении отрезных кругов с внутренней режущей кромкой, которые используются для резки полупроводниковых материалов, стремятся делать режущую кромку максимально тонкой. Для таких кругов берут корпуса толщиной 0,10 мм. Операция выполнения на таком тонком корпусе выемок определенных размеров достаточно трудоемка. Размер алмазных зерен должен быть очень небольшим. Обычно это 80 мкм и менее. В связи с этим работоспособность таких кругов невысокая.

Известен способ изготовления режущих инструментов штрипсовых пил, отрезных кругов с наружной и внутренней режущей кромкой, при котором на корпусе с двух сторон в шахматном порядке выполняют выемки и в этих выемках закрепляют слой алмазных зерен. При этом диаметр алмазных зерен может быть равен или превышать глубину выемки. В случае, если диаметр алмазных зерен меньше или равен глубине выемки, то на противоположной выемке стороне корпуса наносят дополнительный алмазный слой (патент США N 4407263, кл. 51 125, 1981). Такое выполнение режущей кромки инструмента позволяет прочно удерживать алмазные зерна, так как они защищены материалом корпуса, и брать корпус для инструментов меньшей толщины.

Как уже было сказано выше, операция выполнения выемок на тонком корпусе является трудоемкой. Расстояние между соседними с противоположных сторон корпуса выемками имеет ограничения. Выемки нельзя выполнять слишком близко друг к другу, а расположение выемок на большом расстоянии увеличивает площадь корпуса, находящуюся в контакте с обрабатываемой поверхностью. Все это снижает работоспособность инструмента.

Известен способ изготовления инструмента, при котором берут по меньшей мере две дисковые заготовки с зубчатой периферией, выступы которой несут прессованный алмазный слой. Указанные заготовки устанавливают соосно из условия окружного их смещения до расположения зубцов одной дисковой заготовки напротив пазов смежной дисковой заготовки (авт.св. СССР N 814771, кл. В 24 D 5/00, 1981). Диски, из которых получается корпус инструмента, снабжены опорным пояском, и при установке они контактируют друг с другом по опорному пояску. Это дает возможность регулировать толщину рабочего слоя инструмента.

Однако такое выполнение инструмента не позволяет сделать его достаточно тонким из-за того, что алмазный слой изготавливают прессованием, а наименьшая толщина, которую можно достичь при прессовании, превышает 0,15 мм при высокой трудоемкости.

Кроме того упругость и сложность конструкции увеличивают толщину слоя.

Цель изобретения создание жесткого тонкого алмазного инструмента и упрощение изготовления такого инструмента.

Цель достигается тем, что в способе изготовления алмазного инструмента, при котором берут по меньшей мере две дисковые заготовки с зубчатой периферией, несущие алмазоносный слой и устанавливают их соосно из условия окружного смещения заготовок корпуса с обеспечением совмещения зубцов одной заготовки с пазами смежной заготовки и с образованием выемок по торцевым поверхностям, дисковые заготовки выполняют сплошными с плоскими торцевыми поверхностями, при этом толщину заготовок выбирают равной глубине выемки, а алмазоносный слой наносят методом гальваностегии после установки дисков.

В предлагаемом способе в отличие от известного диски выполняют сплошными с плоскими торцевыми поверхностями и при сборке они соприкасаются друг с другом по всей плоскости, создавая жесткую конструкцию и образуя периферийные выемки по торцевым поверхностям. Кроме того, алмазные зерна закрепляются на корпусе электрохимическим способом, дополнительно увеличивая жесткость корпуса. Дополнительно окружное смещение дисков позволяет несколько уменьшить влияние анизотропии, являющейся результатом прокатки заготовок, из которой вырезаются диски. При окружном смещении дисков они могут быть повернуты на любой угол между направлениями прокатки вплоть до 90^o.

На фиг. 1 показан пакет дисковых заготовок для корпусов отрезных кругов после прорезания в них пазов; на фиг. 2 развертка периферии пакета дисковых заготовок; на фиг. 3 развертка периферии корпуса отрезного круга после окружного смещения дисковых заготовок относительно друг друга; на фиг. 4 - другой вариант развертки периферии отрезного круга; на фиг. 5 развертка периферии отрезного круга после нанесения алмазоносного слоя.

Способ изготовления поясняется на примере изготовления отрезного круга.

Берут дисковые заготовки 1 для корпуса и собирают их в пакет. По периферии пакета прорезают сквозные пазы 2, образующие зубцы 3. Затем берут два диска и разворачивают их друг относительно друга так, чтобы напротив паза 2 одного диска находился зуб 3 второго диска (фиг. 3 и 4), и в таком положении диски соединяют любым известным способом: склеиванием, пайкой, сваркой. После этого на всю зубчатую поверхность дисков наносят алмазоносный слой 4 электроосаждением алмазных зерен в гальванической ванне.

При окружном смещении дисков на один зуб угол между направлениями прокатки одного диска относительно другого будет составлять некоторую величину. Для изменения этого угла заготовки можно сместить на два и более зуба. Соответственно угол увеличится в 2 3 и т. д. раз.

Толщина дисков h должна быть равна глубине выемки. Глубина выемки определяется размером зерна и требованиями, предъявляемыми к инструменту. Так как алмазные зерна осаждаются по всей зубчатой поверхности корпуса, то образуется прерывистый рабочий слой с окнами 5 для прохождения охлаждающей жидкости и отвода шлама.

Аналогичным образом может быть изготовлена штрипсовая пила, трубчатые и сферические сверла. В первом случае в качестве заготовок берут металлические полосы, а во втором случае трубки, на торцах которых выполняют прорези и разворачивают их друг относительно друга.

Таким образом, способ позволяет изготавливать очень тонкие алмазные инструменты, обладающие высокой жесткостью при простой технологии их изготовления.

Использование: изготовление алмазного инструмента. Сущность изобретения: берут по меньшей мере две заготовки корпуса инструмента, собирают их в пакет, прорезают по периферии корпусов сквозные пазы, образующие зубчатую периферию, затем заготовки смещают относительно друг друга до совмещения пазов с зубцами и на полученный корпус наносят алмазоносный слой. 5 ил.

Способ изготовления алмазного инструмента, при котором по меньшей мере две заготовки корпуса с зубчатой периферийной поверхностью и алмазоносным слоем на ней устанавливают соосно, сопрягают торцевыми поверхностями и смещают в окружном направлении из условия расположения выступов заготовки одного корпуса между впадинами смежной заготовки корпуса с образованием на торцевых поверхностях впадин, отличающийся тем, что заготовки корпусов берут в виде дисков, а алмазоносный слой наносят методом гальваностегии после их сопряжения из условия заполнения торцевых впадин.