СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1997 года по МПК B24D17/00 

Изобретение относится к производству абразивных инструментов на основе изготовления абразивной смеси из материалов с различными характеристиками твердости и хрупкости.

Инструменты, изготовленные таким образом, могут быть использованы для чистовой обработки труднообрабатываемых сплавов, а также цветных металлов, керамики и камня.

Известен способ изготовления абразивного инструмента на основе вулканизирующих связующих, который предусматривает приготовления абразивной смеси, прокатку ее в валках, последующую вырубку и ее вулканизацию [1]
Недостатком инструмента, изготовленного по указанному способу, является низкая износостойкость, обусловленная малой адгезией связки к абразивному зерну.

Последнее может быть связано как с неудачно выбранными наполнителями, так и с наличием в теле инструмента раковин и пустот, оставшихся после прокатки смеси.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому способу является способ изготовления абразивного инструмента на основе металлоабразивных элементов, при котором производят холодное прессование заготовки, включающей порошки алмазных зерен и карбоборидных зерен со связкой, полученную заготовку пропитывают связкой на основе медных сплавов, для пропитки заготовок связкой берут блок-форму из корундовой керамики, порошки алмазных и карбоборидных зерен со связкой размещают в ней по меньшей мере в два слоя, верхний слой формируют из материала связки, а в качестве связки, входящей в смесь с карбоборидными зернами, берут порошок металла, образующий соединение с углеродом и бором, в количестве 0,02-0,2 мас. металлоабразивного элемента, при этом карбоборидных зерен берут в количестве 5-10 мас. металлоабразивного элемента и фракции более низкой, чем фракция алмазных зерен.

В качестве указанного порошка металла берут металл, выбранный из группы Mo, Ni, Cr или их смесь [2]
Недостатком прототипа является потеря рабочих свойств при выкрашивании с поверхности рабочей части алмазных зерен. Кроме того, в случае образования пустот и каверн при выкрашивании в теле инструмента снижается его износостойкость и работоспособность.

Техническим результатом заявленного способа является повышение качества рабочих свойств изготовляемого описанным способом инструмента за счет использования смеси алмазных абразивных зерен и хрупких соизмеримых с их размерами частиц наполнителя со связующим материалом, из которой сформирована рабочая часть инструмента. Происходящее в процессе эксплуатации выкрашивание наружной поверхности инструмента при этом приводит к образованию пор, сколов и т. п. которые не ухудшают, а улучшают абразивные режущие функции инструмента, за счет улучшения условий отвода материалов шлифования и увеличении плеча режущего звена, повышая ресурс инструмента.

Указанный технический эффект достигается тем, что формируют рабочую часть инструмента путем заполнения блок-формы смесью из алмазных зерен и соизмеримых с ними частиц наполнителя со связующим из металла. Блок-форму выполняют в виде графитового стакана, внутренние стенки которого имеют шероховатую поверхность, размеры неровностей которой соизмеримы с размерами алмазных зерен, перед заполнением блок-формы, в центральной ее части размещают держатель инструмента с гнездами на поверхности, предназначенными для размещения в них части алмазных зерен и/или частиц наполнителя, алмазные зерна предварительно плакируются металлической пленкой, заполнение блок-формы осуществляют смесью со связующим в расплавленном состоянии.

Кроме того, при формировании рабочей части до 95% заполняемой блок-форму смеси составляют частицы с твердостью менее чем в 1,5 раза меньшей твердости алмазных зерен и более чем в 1,5 раза большей хрупкости.

В качестве частиц наполнителя могут использоваться частицы SiO₂, например, стекла, песка и/или кварца.

В качестве частиц наполнителя используют гранулы металла или сплава металла, в качестве сплава связки используют, например, мельхиор.

На фиг. 1 показан инструмент, который изготавливают по предложенному способу; на фиг. 2 а) и б) поверхность инструмента с образованием сколов; на фиг. 3 алмазное зерно, покрытое пленкой, например, из Mo.

Инструмент изготавливаемый по данному способу содержит держатель 1 с гнездом 2, предназначенными для размещения в них части алмазных зерен с пленкой и/или частиц наполнителя, металлическая связка 3 (связующее), алмазные зерна 4, частицы 5 наполнителя, блок-форма 6 в виде графитового стакана, шероховатая поверхность 7 графитового стакана, формирующая наружную поверхность рабочей части изготовляемого инструмента.

При изготовлении абразивного инструмента указанным способом формируют режущую рабочую часть путем перемещения алмазных зерен 4 и частиц 5 различной твердости и хрупкости за счет проникновения и перенесения алмазных зерен 4 с нанесенной на них металлической пленкой, например Mo и частиц 5 наполнителя внутри всего объема блок-формы 6. Заполнение блок-формы 6 в центральной ее части вблизи держателя 1 с гнездами 2 алмазными зернами 4 и/или частицами 5 наполнителя позволяет за счет процесса отверждения расплавленного металлического связующего (металлической связки 3) жестко скрепить держатель 1 с режущей частью /рабочей/ инструмента.

Выполнение блок-формы 6 в виде графитового стакана с шероховатой внутренней поверхностью 7 формирует неровности на внешней поверхности рабочей части инструмента, что улучшает его режущие качества.

Предварительное плакирование алмазных зерен 4 металлической пленкой 8 позволяет в процессе отверждения расплавленного металлического связующего 3 в смеси из покрытых металлической пленкой, например, молибденом алмазных зерен 4 и частиц 5 наполнителя осуществлять формирование рабочей части инструмента посредством диффузионных процессов между всеми компонентами, участвующими в процессе изготовления.

Выполнение режущей части инструмента в виде смеси твердых алмазных зерен 4 и достаточно хрупких частиц 5 наполнителя формирует в процессе работы инструмента "незасаленную", сколотую, неровную поверхность, обрабатывающую различные материалы, т.е. это улучшает режущие функции инструмента в целом. На фиг. 2а показаны виды сколов, выпадение частицы наполнителя из лунки. На фиг. 2б показан выступ зерна на поверхности, формирующей плечо рычага с опорой.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально изготавливают блок-формы 6 из графитовых стаканов.

В каждой их этих блок-форм размещают соответствующие держатели 1, на поверхности которых выполняют гнезда 2 /любым известным образом, отливкой или посредством специального выполнения канавок и т.п./. Далее осуществляют заполнение блок-формы плакированными, покрытыми металлической оболочкой алмазными зернами 4 и частицами 5 наполнителя. Затем в заполненную блок-форму 6 вводят связующий металл 3 или сплав металла, например, мельхиор в расплавленном состоянии. Таким образом, осуществляют, по существу диффузионную сварку зерен алмаза, покрытых металлом, и частиц друг с другом и с металлом или сплавом связки. В результате образуется режущая часть инструмента, выполненная вышеуказанным образом и жестко скрепленная с держателем.

Использование: производство абразивных инструментов на основе изготовления абразивной смеси из материалов с различными характеристиками твердости и хрупкости. Сущность изобретения: согласно описываемому способу изготовления абразивного инструмента, используют неметаллическую блок-форму с шероховатой поверхностью, размеры неровностей которой соизмеримы с размерами алмазных зерен. Перед заполнением блок-формы в ее центральной части размещают держатель с гнездами для размещения алмазных зерен, предварительно покрытых металлической пленкой и/или частиц наполнителя, после чего заполняют металлическим связующим в расплавленном состоянии. В качестве наполнителя используют частицы с твердостью меньшей твердости алмазных зерен и хрупкостью больше хрупкости алмазных зерен. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления абразивного инструмента, при котором в центральной зоне неметаллической блок-формы размещают держатель инструмента, после чего блок-форму заполняют смесью из алмазных зерен и частиц наполнителя с металлическим связующим, отличающийся тем, что используют неметаллическую блок-форму в виде стакана, стенки которого имеют шероховатую поверхность, неровности которой соизмеримы с алмазными зернами, держатель инструмента имеет гнезда на поверхности, предназначенные для размещения в них части алмазных зерен и/или частиц наполнителя, неметаллическую блок-форму заполняют предварительно плакированными алмазными зернами и соизмеримыми с ними частицами наполнителя, после этого вводят связующее в расплавленном состоянии. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют до 95% от общего количества смеси, частицы наполнителя с твердостью, менее чем в 1,5 раза меньшей твердости алмазных зерен и более чем в 1,5 раза большей хрупкости. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала частиц наполнителя используют SiO₂. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала частиц наполнителя используют гранулы металла. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала частиц наполнителя используют гранулы сплава металла. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала металлического связующего используют мельхиор.