Способ изготовления алмазного инструмента Советский патент 1988 года по МПК B24D18/00 

со ;о t

Изобретение относится к изготовлению алмазного инструмента на орга- ничебкой связке, предназначенного для тонкого шлифования оптического стекла методом притира. Цель изобретения состоит в попышении качества обработки оптических деталей, возможности при этом использовать в инструменте более широкий диапазон зернистости алмазного микропорошка, а также применять при обработке смазоч- но-охлаждающие жидкости на основе воды с малым) добавками поверхностно- активных веществ. Инструмент изготавливают из массы, содержащей порошковые фенолформальдегидные связуго- Фе, алмазный микропорошок и металлический наполнитель в виде алюминия. Массу укладывают в форму в свободном насыпном состоянии и спекают , нагревая ее от комнатной температуры до 180-200 С со скоростью не более 5 град/мин. 1 з.п. ф-лы, 3 табл. (Л

Изобретение относится к изготовлению алмазного инструмента на органической связке, предназначенного для тонкой шлифовки опти еского стекла.

Цель изобретения - улучшение качества обработки оптического стекла при тонком шлифовании инструментом н органической связке, использование при этом в инструменте более пгароко- го диапазона зернистостей алмазного NBiKponopopiKa. Дополнительно целью является обеспечение возможности работы инструмента со смазочно- охлаждакяцими жидкостями, содержащими пониженное количество ПАВ.

Способ осуществляют следуюгим образом.

Массу, содержащую порошковую фено фор мал ьдегидную смолу « алмаз,свобод но насыпают в форму и подвергают термообработке от комнатной температры до 180-200 С со скоростью не более 5 град/мин. Для увеличения стойкости получаемого инструмента в масс дополнительно вводят алюминиевый по- ропок от 0,5 до 25% от объема массы. Инструмент, изготавливаемый по предлагаемому способу J является высокопористым. Содержание пор в инстру- менте составляет Д8-60%. Порообразование ocyoieСТЕЛЯется за счет того количества газов, которое возникает при полимеризации смолы. Для изготовления инструмента используют алмазный микропорошок зернистостью 20/14. Применение алмаза зернистостью 20/1А не приводит к ухудшению качества обработки при шлифовании Это объясняется тем, что при crfeкaнии массы в свободном насыпном состоянии в значительной степени улучшаются условия для адгезионного закрепления алмазных зерен в матрице инструмента. Из анализа экспери- ментальных данных следует, что возникновение дефектов при шлифовании (в виде глубоких отдельных царапин, выколок на стекле) прежде всего связано с неустойчивостью положения апмаяных зерен в зоне контакта инструмент-стекло.

В свою очередь применение более крупной зернистости алмаза в инструменте очень резко отражается на повьш:ении шлифующей способности инсрумента,а следовательно, появляется возможность в несколько раз снизить в СОЖ содержание ПАВ,

с

5

0 5g .,. .с

5

0

5

Повьш1ению шлифующей способности способствует также и высокопористая структура инструмента, которая создает благоприятные условия для удержания на поверхиости инструмента СОЖ.

В массу дпя изготовления инструмента допускается введение алюминиевого порошка от 0,5 до 25% от объема массы. Введение алюминия производится с с целью уменыпения износа инструмента. В силу своей пластичности и незначительной твердости алюминий не оказывает влияния на ухудшение качества обработки, в то же время металлические порошки, по твердости превосходящие алюминий (медь, никель, тселе- |зо), такое влияние оказывают. Введение алюминия в массу в количестве 0,5% от объема массы снижает износ инструмента (по сравнению с инструментом без алюминия), более чем в 1,5 раза, н такой инструмент уже может представлять практический интерес. Но алюминия не должно вводиться более 252 от объема массы - это граница, с которой начинается ухудшение качества обработки. Причина ухудшения обработки опять же в нарушении условий адгезионного закрепления алмазных частиц в связке При спекании массы в свободно насыпном состоянии и содержании при этом в массе алюминия более 25% в силу капиллярного эффекта происходит обед- ,нение жидкой фазы связующего (связующее оковывается множеством алюминиевых частиц) и этнм ухудшаются условия для смачивания частиц алмаза. Введение алюминия до 25% от объема массы на производительность инструмента практически не влияет.

На образование пористой структуры существенное влияние оказьшает скорость нагрева массы при спекании. При скорости нагрева свьш1е 5 град/мин происходит чрезмерно интенсивное газовыделение, которое образует неоднородную пористость и значительно разупрочняет связку, а это нарушает стабильность процесса шлифования, повышает износ инструмента и несколько ухудшает качество обработки. При изменении скорости нагрева от 0,5 до 4 град/мин структура инструмента практически не изменяется. Скорость нагрева, равную 2-73 град/мин,можно счиb

20

25

тать оптимальной. Нагрев формы с массой при спекании производят в термостате и начинают нагрев от комнатной температуры. Это условие должно выполняться, потому что (bopNbl,

в которых производят спекание массы, массивны и для равномерного разогре- ва требуется постепенное увеличение температуры.

Пример. Изготавливают инструмент дпя тонкого пшифования оптического стекла 0 12 мм и Н 10 мм.

Состав массы для изготовления инструмента для тонкого шлифования опти- 15 ческого стекла гфиведен в табл.1.

Порошки связующего СФП-ОИЛ, алюминия и алмаза смешивают в смесителе (любого типа) до равномерного распределения компонентов в массе.

Массу свободно насыпают в форму, изготовленную из металла или фторо- пласта и представляю1цую собой плиту (толщиной 16 мм) с отверстиями ф 12 мм, под которую подкладывают

плиту-основание.

Форму помещают в термостат при

комнатной температуре и производят нагрев до 180-200 С со скоростью подъема температуры, равной 2-3 град/мин.

После достижения 180-200 с форму вынимают из термостата и охлаждают на воздухе, после чего из нее извлека ют алмазные элементы.

Испытание проводят на станке типа 9ШП на операгщи тонкого шлифования образцов оптического стекла К8 при следуклцих режимах: число оборотов шпинделя - 1400 об/мин; удельное давление на образец - 0,9 кгс/см ; смещение поводка относительно центра шпинделя - 23 мм; СОЖ - вода с добавками полиамина. Процентное содержание полиамина изменяли от 0,025 до g 0,5%.

Результаты испытаний приведены в т абл. 2.

I

Испытания вариантов с СОЖ, в кото gg

рой полиамина содержится 0,4% показывают, что преимущество по чистоте обработки имеют варианты 1 и 2. Вариант 5 не обеспечивает требуемую чистоту обработки по ТУ. Оптимальный вариант 3.

Проводили испытания оптимального варианта 3 в сравнении с прототипом при изменении составов СОЖ.

gg

30

35

40

b

0

25

Q

15

g

gg

Ре ультаты иптытаниГ принрлрии в т абл J 3.

ripejinaraeNtm инструмент может работать с одинаковой производительностью и обеспечивать качество обработанной поверхности стекла, равное с прототипом, при этом можно уменьшить концентрацию полиамина в СОЖ и 10 раз.

Предлагаемый способ изготовления инструмента (в отличие от способа- прототипа) позволяет использовать для целей тонкого шлифования алмазный микропорошок зернистостью 20/14 (вместо 14/10), который значительно менее дефицитен и менее трудоемок при прецезионной классификацииJ обеспечивать высокую производительность ошифования при условии использования СОЖ с значительно мепьпшм (в 10 рая) содержанием поверхностно-активных веществ f например, полиамина) и тем снизить токсическое воздействие СОЖ, что в свою очередь откроет возможность расширить область внедрения алмазного пшифовакия оптического стекла; уменьшить трудоемкость изготовления инструмента за счет устранения операции прессования; производить инструмент вне специапизированного предприятия непосредственно на заводах, потребляюсцих этот инструмент.

I Формула изобретения

30

35

40

2, Способ по п.1, о т л и ч а ю- gg щ и и с я тем, что с пв-пью увеличения стойкости инструмента, в массу дополнительно вводят алюминиевый порошок в количестве 0,5%-25,0% от объема массы.

Таблица 1

Вариант состава массы

1399107

8 Продолжение табл.3