МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2011 года по МПК B24D3/20 

Изобретение относится к производству шлифовального инструмента, в частности к производству алмазных кругов на органической связке для обработки материалов типа оксидной керамики.

Известны массы для изготовления алмазных кругов, содержащие алмазный порошок, смолу и наполнители: карбид кремния и антифрикционный материал, такой как дисульфид молибдена, графит и др. (патенты США №3779727, кл 51-298, 1971 г., №3868232, к. 51-298, 1973 г., №4385907, кл. B24D 3/18, 1980 г.) Недостаток шлифовальных кругов, изготовленных из этих масс, заключается в том, что круги малоэффективны при обработке материалов типа оксидной керамики и имеют невысокую износостойкость.

Известна масса для изготовления алмазного инструмента, содержащая алмазный порошок, карбид бора, медь, бакелит и поверхностно-активный наполнитель, например кадмий (авт. св. №268231, кл. С09К 3/14, 1968 г.). Эффект от применения кругов, содержащих в рабочей части поверхностно-активные наполнители, возникает при шлифовании материалов, которые имеют молекулярное сродство с наполнителем. При обработке же материалов типа оксидной керамики применение таких кругов малоэффективно.

Наиболее близкой является масса для изготовления алмазного инструмента, содержащая алмазный порошок, карбид бора, медь, кадмий, гексаборид кальция и пульвербакелит (авт. свид. №645830, кл. B24D 3/28, 1977 г.). Круги, изготовленные из этой массы, применяются для обработки твердого сплава и легированных сталей. При обработке керамических материалов, особенно низкопористых, эти круги имеют невысокую режущую способность и соответственно низкую стойкость, не обеспечивают необходимый отвод тепла из зоны резания и требуемую чистоту обрабатываемой поверхности.

Технической задачей является создание алмазного инструмента для обработки материалов типа оксидной керамики, характеризующегося оптимальными стойкостью и режущей способностью, обеспечивающего необходимую чистоту обрабатываемой поверхности и улучшенным отводом тепла из зоны резания.

Технический результат достигается тем, что в массу для изготовления алмазного инструмента, содержащую алмаз, абразивный наполнитель и полимерное связующее, в качестве абразивного наполнителя она содержит карбид бора или электрокорунд, и дополнительно содержит карбид кремния и твердый антифрикционный наполнитель, выбранный из группы: дисульфид молибдена, гексагональный нитрид бора, графит, при следующем соотношении компонентов, об.%:

алмаз - 12,5-37,5 карбид бора или электрокорунд - 1,0-20,0 карбид кремния - 5,0-40,0 твердый антифрикционный наполнитель,   дисульфид молибдена, гексагональный   нитрид бора, графит - 0,5-5,0 полимерное связующее - остальное

Зерна карбида бора и электрокорунда в шлифовальном инструменте выполняют роль второго абразивного материала, обеспечивая вместе с алмазными зернами основной съем обрабатываемого материала. В то же время эти абразивные материалы отличается некоторой хрупкостью, которая положительно сказывается на режущей способности инструмента и на его самозатачиваемости. Однако при обработке малопористых оксидных керамик введенное количество карбида бора или электрокорунда недостаточно для обеспечения оптимальных рабочих характеристик инструмента.

Карбид кремния является более хрупким и менее твердым, чем карбид бора и электрокорунд, материалом, поэтому в процессе шлифования его зерна легче разрушаются, частично выпадают из связки, и тем самым в большей мере улучшают самозатачиваемость инструмента. Оставшиеся в связке разрушенные зерна карбида кремния характеризуются наличием вновь образовавшихся острых режущих кромок; такие зерна, являясь абразивным материалом, улучшают режущую способность инструмента, а так как эти зерна имеют меньшие размеры, способствуют повышению чистоты обрабатываемой поверхности.

Известно, что карбид кремния обладает сравнительно малой теплоемкостью, а теплопроводность его высока, но количество вводимого карбида кремния не обеспечивает отвод тепла из зоны резания в полном объеме. Поэтому в состав массы введен твердый антифрикционный наполнитель. В качестве твердого антифрикционного наполнителя в массу можно вводить такие материалы, как дисульфид молибдена, гексагональный нитрид бора, графит. Однако могут быть использованы и другие твердые наполнители, которые не ухудшат работоспособность инструмента.

В качестве полимерного связующего может быть, например, фенолформальдегидное порошкообразное связующее, переходящее в неплавкое и в нерастворимое состояние при нагревании в процессе изготовления алмазного инструмента.

Все компоненты массы входят в ее состав в таком количестве, чтобы обеспечить инструменту требуемую режущую способность, при высокой его стойкости, хороший отвод тепла из зоны резания и получить высокий класс чистоты обработки.

Из предложенной массы были изготовлены шлифовальные круги следующих составов, об.%:

Алмаз 12/5 25,0 37,5 Карбид бора, электрокорунд 20,0 8,0 1,0 Карбид кремния 40/0 16,0 5,0 Твердый антифрикционный 0,5 2/5 5,0 наполнитель, выбранный из       группы: дисульфид молибдена,       гексагональный нитрид бора,       графит       Полимерное связующее 27 48,5 51/5

Шлифовальными кругами обрабатывали пластины из оксидной керамики, которые наклеивали на опорную поверхность. Кругами из предложенного состава было обработано около 10000 шт. пластин. Чистота обработанной поверхности удовлетворяла требования по этому параметру, в процессе шлифования ни одна пластина не отклеилась, что свидетельствовало о том, что пластины не нагревались до температуры деструкции клея.

Одновременно оксидную керамику обрабатывали шлифовальными кругами, состав массы которых соответствовал составу массы по прототипу. Этими кругами до полного износа было обработано около 4,500 шт. пластин. Из-за большого нагрева пластин в процессе шлифования наблюдалось их отделение от опоры.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано, в частности, при производстве алмазных кругов на органической связке для обработки материалов типа оксидной керамики. Алмазный инструмент готовят из массы, содержащей алмаз, абразивный наполнитель и полимерное связующее. В качестве абразивного наполнителя она содержит карбид бора или электрокорунд. Дополнительно масса содержит карбид кремния и твердый антифрикционный наполнитель при следующем соотношении компонентов, об.%: алмаз - 12,5-37,5; карбид бора или электрокорунд - 1,0-20,0; карбид кремния - 5,0-40,0; твердый антифрикционный наполнитель - 0,5-5,0 и полимерное связующее -остальное. Инструмент, изготовленный из упомянутой массы, характеризуется оптимальными стойкостью и режущей способностью, улучшенным отводом тепла из зоны резания и обеспечивает заданную чистоту обрабатываемой поверхности. 1 табл.

Масса для изготовления алмазного инструмента, содержащая алмаз, абразивный наполнитель и полимерное связующее, отличающаяся тем, что в качестве абразивного наполнителя она содержит карбид бора или электрокорунд и дополнительно содержит карбид кремния и твердый антифрикционный наполнитель, выбранный из группы, включающей дисульфид молибдена, гексагональный нитрид бора, графит, при следующем соотношении компонентов, об.%:
алмаз 12,5-37,5 абразивный наполнитель 1,0-20,0 карбид кремния 5,0-40,0 твердый антифрикционный   наполнитель 0,5-5,0 полимерное связующее остальное