МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2005 года по МПК B24D3/10 

Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента для суперфинишного шлифования изделий из гранита, стекла, керамики.

Известна масса для изготовления абразивного инструмента на основе связующего, наполнителя и абразива, (а.с. 818845, МПК 7 В 24 D 3/28).

Указанная масса не обеспечивает получения инструмента достаточной износостойкости и прочности, а используемый крупнозернистый абразив не позволяет осуществлять суперфинишную полировку изделий.

Известная масса для изготовления абразивного инструмента, в которой в качестве абразива используется алмаз, эльбор или их смеси (а.с. 852526, МПК 7 В 24 D 3/34). В связи с тем, что в указанной массе абразив не классифицирован по зернистости, получаемый инструмент не позволяет осуществлять суперфинишное полирование с обеспечением высокой чистоты обрабатываемой поверхности.

Известна также масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая клеящую добавку на основе сополимера акриловой и метакриловой кислот, магнезитовое связующее (окись магния, затворенная раствором хлористого магния), порообразователь с максимальными размерами частиц менее 0,1 мм, а в качестве абразива - ультрадисперсный алмазный порошок (а.с. 2151046, МПК 7 В 24 D 3/34). Данная масса взята в качестве прототипа.

Обладая достаточной механической прочностью и износостойкостью, инструмент, получаемый из указанной массы, обладает рядом недостатков, среди которых необходимо отметить: в связи с тем, что используемая клеящая добавка сополимера акриловой и метакриловой кислот имеет температуру размягчения ~100°С, при высоких скоростях обработки происходит размягчение конгломератов на контактной поверхности, что приводит к интенсивному износу инструмента даже при использовании охлаждения водой; использование порообразователя с размером частиц менее 0,1 мм не исключает возможности засаливания рабочей поверхности инструмента, особенно при обработке мягких материалов, что приводит к сравнительно длительному времени обработки до появления блеска на полируемой поверхности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является интенсификация процесса полирования с сохранением основных прочностных и износостойких характеристик инструмента и обеспечение высокого качества обрабатываемой поверхности до получения шероховатости поверхности 0,63...0,10 мкм и декоративного блеска с исключением вышеуказанных недостатков прототипа.

Поставленная задача решается тем, что масса для изготовления абразивного инструмента содержит смесь фторидов натрия и калия в соотношении 1:1, содержащей кристаллы размером 1-3 мм, в качестве интенсификатора процесса полировки, и эмульсию реакционно-способного полисилоксана в воде, с содержанием полисилоксана 60 масс.% в качестве гидрофобизатора, при этом в качестве клеящей добавки она содержит смесь гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия в соотношении 2:1, соответственно, в качестве связующего - алюминат кальция и магнезиальное связующее, а в качестве абразива - электрокорунд или полирид с добавкой ультрадисперсного алмазного порошка, при этом компоненты, взятые следующем соотношении, мас.%:

электрокорунд или полирид 14,5

ультрадисперсный алмазный порошок 0,5

смесь гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия 15-25

алюминат кальция 5

смесь фторидов натрия и калия 20-30

эмульсия реакционно-способного полисилоксана в воде 0,2

магнезиальное связующее остальное

Магнезиальное связующее в качестве жидкости затьорения содержит хлористый магнии и дихлорид меди, при соотношении в растворе по массе 7:3, соответственно.

Смесь фторидов натрия и калия, активно взаимодействуя в процессе обработки с компонентами обрабатываемых материалов, ускоряет процесс полировки, придавая обрабатываемой поверхности декоративный блеск.

Кроме того, поверхностно взаимодействуя в процессе смешения и затвердевания с компонентами связующего, кристаллы фторидов натрия и калия сохраняют беспористость массы абразивного инструмента, что придает ему более высокие значения предела прочности при сжатии (ГОСТ 8462-85).

Постепенно растворяясь в охлажденной воде и взимодействуя с компонентами обрабатываемого материала, кристаллы фторидов натрия и калия образуют поры в массе абразивного инструмента в зоне рабочей поверхности, что позволяет исключить процесс засаливания.

Клеящая добавка на основе смеси гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия, а также алюмината калья позволяет сохранить значения механической характеристики абразивного инструмента при высоких скоростях обработки и, кроме того, являясь мягким абразивом, участвует в интенсификации процесса полировки.

Добавка в абразив ультрадисперсного алмазного порошка, обладающего развитой активной поверхностью позволяет увеличить их прочность, абразивную способность, износоустойчивость инструмента в целом. Эмульсия реакционно-способного полисилоксана в воде позволяет придать абразивному инструменту достаточную водостойкость.

Приготовление массы для формования абразивного инструмента производится известным способом путем последовательного смешения магнезиального связующего с клеящей добавкой (смесью гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия) с последующей добавкой интенсификаторов процесса полировки (смесью фторидов натрия и калия), алюминат кальция, абразив с добавкой ультрадисперсного алмаза в виде увлажненной массы и затем эмульсию реакционно-способного полисилоксана в воде.

Смешение осуществляют в смесителе любого типа в течение 5...10 минут до образования однородной тестообразной вязкотекучей массы. Полученную массу разливают в формы и выдерживают при комнатной температуре до полного затвердевания.

Результаты испытаний инструмента, изготовленного из предлагаемой абразивной массы, приведены в таблице.

Оценка износостойкости осуществляли испытанием стандартных абразивных элементов на станке РМЗ 61 А 8. в качестве охлаждающей жидкости использована вода.

Как видно из таблицы, содержание фторидов натрия и калия в массе менее 20% массы приводит к увеличению времени процесса полировки до появления декоративного блеска. Содержание более 30% массы приводит к снижению механических характеристик инструмента.

Содержание клеящей добавки менее 15% приводит к снижению прочностных характеристик, превышение ее содержания более 25% экономически и технологически нецелесообразно, так как не оказывает заметного влияния на эксплуатационные свойства образцов.

В сравнении со смесью прототипом абразивный инструмент, изготовленный из предлагаемой массы, имеет износостойкость выше на 10%, время обработки до декоративного блеска меньше в 1,5 раза.

Таблица
Значения физико-механических параметров абразивного инструмента.Компоненты массыСодержание, масс.%Предел прочности при сжатии*, δ сж., МПаИзносостойкость (время до полного износа рабочей поверхности), часВремя обработки (до появления цекоративного блеска), часПримечанияСмесь гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия104.082.6Количество смеси фторидов натрия и калия - 25% 15351702.4  20403302.3  25494202.4  30524152.3 Смесь фторидов натрия и калия15604504.2Кол-во смеси гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия - 20% 20564512.3  25584521.8  30544481.5  35484381.5 Смесь прототип20524293.6 * Испытания проводились по ГОСТ 8462-85 на разрывной машине Р-5.

Изобретение может быть использовано для изготовления абразивного инструмента для суперфинишной обработки материалов. Масса содержит связующее в виде алюмината кальция и магнезиального связующего, абразив в виде электрокорунда или полирида с добавкой ультрадисперсного алмазного порошка и клеящую добавку в виде смеси гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия. Кроме того, она содержит смесь фторидов натрия и калия в качестве интенсификатора процесса полировки и эмульсию реакционно-способного полисилоксана в воде в качестве гидрофобизатора. Изобретение позволяет повысить интенсивность процесса обработки и качество обрабатываемой поверхности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Масса для изготовления абразивного инструмента для суперфинишной обработки материалов, содержащая связующее, абразив и клеящую добавку, отличающаяся тем, что она содержит смесь фторидов натрия и калия в соотношении 1:1, содержащую кристаллы размером 1÷3 мм, в качестве интенсификатора процесса полировки, и эмульсию реакционно-способного полисилоксана в воде, с содержанием полисилоксана 60 мас.% в качестве гидрофобизатора, при этом в качестве клеящей добавки она содержит смесь гидрофосфата кальция и гидроокиси алюминия в соотношении 2:1 соответственно, в качестве связующего-алюминат кальция и магнезиальное связующее, а в качестве абразива - электрокорунд или полирид с добавкой ультрадисперсного алмазного порошка, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Электрокорунд или полирид 14,5

Ультрадисперсный алмазный порошок 0,5

Смесь гидрофосфата кальция и гидроокиси

алюминия 15÷25

Алюминат кальция 5

Смесь фторидов натрия и калия 20÷30

Эмульсия реакционно-способного полисилоксана в воде 0,2

Магнезиальное связующее Остальное