Brevet FR2261842A1 — publié le 19750919

L'invention concerne les instruments de rectification, h base de diamant, de nitrure de bore cubique et d'autres matières abrasives de haute dureté, prvus pour l'usinage des alliages durs, des aciers, des fontes, des céramiques et autres matériaux d'outillage et de construction. On connait bien des instruments de rectification dans la composition desquels sont compris des diamants ou du nitrure de bore cubique, constituant le composant abrasif principal, le liant organique et la charge. Comme charge on utilise à l'ordinaire les carbures et les oxydes des métaux à point de fusion élevé; cuivre, argent, zirconium, et d'autre métaux et matières minérales conférant aux instruments abrasifs les propriétés mécaniques et physiques nécessaires, conductibilité thermique, résistance, antifriction. Toutes ces charges sont inertes par rapport au matériau à usiner; en introduisant des charges de ce type dans les instruments abrasifs, les particularités du matériau à l'usage duquel ils sont prévus ne sont pas prises en considération, L'inconvénient des instruments de rectification connus réside dans leur rendement insuffisant ne pouvant plus satisfaire aux exigences de la production moderne, ainsi que dans la faible stabilité des instruments pendant la rectification. Lorsqu on augmente la profondeur de rectification de plus de 0,02 ma en une double course de la table de la rectifieuse pendant l'usinage des alliages durs, et de plus de 0,005 mm au cours de l'usinage des aciers, l'usure des instruments augmente brusquement. Les tentatives tendant à relever la vitesse d'usinage de la céramique se sont également soldées par un accroissement brusque de la dépense de diamant. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Dans cette invention, l'on-se propose de mettre au point un instrument de rectification à rendement élevé avec une bonne résistance à l'usure au cours de l'usinage de différents matériaux alliages durs, aciers, céramiques et autres, Le problème posé est résolu par le fait que dans l'instrument de rectification exécuté à partir d'une patte dans la composition de laquelle, en plus du composant abrasif, on a prévu un liant organique et une charge, conformément à l'invention, la charge comprend une matière tensFo- active par rapport au matériau à usiner dont la température de fusion est suffisante pour qu'elle fonde sous l'action des hautes températures engen drées au cours de l'usinage et qui se trouve dans la zone d'usinage sous forme d'atomes actifs. Comme substance tensioactive de la pate formant l'instrument de rectification il peut etre prévu au moins un métal à bas point de fusion constituant jusqu'd 1/3 du volume de la masse. L'instrument de rectification peut comprendre les composants suivants (en pourcentage volumique): 6 à 50 % de diamant1 5 à 30 % de cuivre,15 d 50 % de résine phénol-formaldéhyde et 5 a 30 % de bismuth. L'instrument de rectification peut être également pris avec la composition suivante (en poursentage volumique); 6 à 50 % de nitrure de bore cubique, 5 à 25 % de carbure de bore, 5 à 30 % de cuivre, 15 à 50 % de résine phénol-formaldéhyde, 5 à 30 % de bismuth. L'idé@ de la présente invention consiste en ce qui suit, La demanderesse a déterminé que l'usinage mécanique d'un matéri@u quelconque s@ra notablement facilité si dans la @one d'usinage se trouv@nt des atomes d'une matière tonsioactive par rapport au matériau considéré.La matière tansioactive absorbée par les surfaces usinées du matériau provoque la réduction de l'énergie superficielle de ca dernier, donc aussi la réduction de sa résistance, c'est-à-dire qu'elle facilite son usinage. Il an résulte que le grain abrasif (cristal de diamant ou nitrure de bore cubique) attaqu@ un matériau à résistance réduite, à la suite de quoi on peut accroître la profondeur de rectification et réduire la charge sur le cristal, Cela relève le rendement à l'usinage ainsi que la stabilité à l'usure de l'instrument de rectification. La réduction la plw sensible de la résistance des corps solides et, par suite, la plus grande facilité de leur usinage, seront obtenues avec des raatiéres an fusion dont la nature moléculaire est la plus proche de celle du matériau b usiner (effet de Rébinder). Pour les matériaux de construction et d'outillage avec liaison du type métallique (alliages durs, aciers, fontes), ces matières d'adsorption sont constituées pour des métaux k bas point de fusion.Pour les matériaux avec liaison du type ionique, par exemple les cérasiques, les matières actives sont les combinaisons ioniques (sels à bas point de fusion). Les charges k bas point de fusion sont introduites dans l'ins- trument de rectification, au cours de sa fabrication, sous forme de poudre finesent dispersée uniformément répartie dans le liant. Les teipératures locales élevées engendrées au cours de la rectification provoquent la fusion de la charge à bas point de fusion (métal ou sel) introduite dans la substance de l'instrument de rectification, de telle façon que,dans la zone de rectification,se trouvent en permanence des atomes de la substance tensioactive provoquant une réduction de la résistance du matériau usiner et facilitant ainsi son traitement. L'introduction de charges métalliques à bas point de fusion dans les instruments de rectification (étain, bismuth, cadmium, plomb, zinc, et leurs alliages) facilite notablement l'usinage de tous les matériaux métalliques. Cependant, pour chaque métal dur ou groupe de matériaux métalliques il sera possible de choisir une composition de l'instrument de rectification qui sera optimale. Ainsi, par exemple, dans la composition de la pate utilisée pour fabriquer l'instrument de rectification destinée usiner des alliages durs, et des aciers rapides, comme charge il sera préférable d'utiliser un métal bas point de fusion, par exemple du bismuth. Pour une meilleure compréhension de l'idée de l'invention, on va considérer des exemples concrets de préparation d'une pate pour la fabrication de l'instrument de rectification. Pour la préparation de la p te abrasive, la poudre de diamant ou de nitrure de bore cubique préparée et pesée, ainsi que les liants organiques et les charges, sont versés dans un agitateur ou ils sont brassés pour obtenir un mélange homogène A l'aide de cette pate, par méthode de moulage à chaud on exécute un instrument de rectification. La température de moulage est alors de 215#5 C, et la pression 600 à 800 kg/cm2. A l'aide de cette masse abrasive il sera possible de fabriquer différents types d'instruments: meules de tous types, butons de rodoir etc. L'instrument ainsi exécuté subit des essais pour vérifier son aptitude au travail en usinant sur rectifieuse des échantillons normalisés en alliage dur ou en acier. Au cours des essais des meules abrasives les indices essentiels du travail de la meule sont la consommation spécifique de matières abrasives déterminée en tant que rapport entre la masse de la matière abrasive usée (diamant, niture de bore cubique) et la masse du matériau enlevée par rectification, ainsi que la profondeur maximale admise à la rectification, c'est -dire le rendement de l'usinage. Les compositions concrètes des instruments de rectification à base de diamant (en pourcentage volumique) et la consommation spécifique de diamant pendant le travail des meules boisseau exécutées à l'aide de la ptte considérée sont données au tableau I. Le régime d'essais des meules était le suivant: vitesse de la meule 20 m/mn, avance longitudinale 1 m/mn, avance tranbversale 0,08 mm par double course de la table de rectifieuse. Les meules étaient éprouvées sans refroidissement. La granulométrie de la poudre de diamant dans les meules était de 80/63 (dimension moyenne des grains 100 ), la concentration de diamant - 100 % On avait soumis a l'essai un alliage dur comportant 15 % de carbure de titane, 6 % de cobalt et 79 X de carbure de tungstène. TABLEAU I Rapport des composants, % volume Consommation Exemple Diamant Cuivre Bismuth Cadnium Résine spécifique de phénol- diamant, mg/g formaldéhyde 1 6 28,9 15,1 - 50 1,5 2 25 25 20 - 30 0,8 3 25 25 10 10 30 1,0 4 45 5 30 - 20 1,7 Comme on le voit d'après le tableau, la consommation specig fique de diasant dans les putes contenant du bismuth est minimale, Le relèvement de l'aptitude au travail des meules abrasives a aussi lieu dans le cas où on utilise dans les pattes des autres métaux å bas point de fusion (cadmium, étain, zinc, plomb), malgré que l'usure des meules est légèrement supérieure. La consommation spécifique de diamant au cours des essais, dans ces memes conditions, des meules ne comportant pas de charge métallique a bas point de fusion, est de deux à trois fois supérieure. L'amélioration de rendement et de la stabilité à l'usure des meules abrasives permet de les utiliser avec succès pour l'usinage des alliages durs. Des compositions concrètes (en pourcentage volumique) des instruments de rectification à base de nitrure de bore cubique, prévues pour l'usinage des aciers, et la consommation spécifique de nitrure de bore cubique pendant le travail des meules boisseau sont données au tableau II. Le régime d'essais des meules est le suivant: vitesse de la meule 20 m/mn; avance longitudinale de la table de rectifieuse 1 m/mn, avance transversale de la table de rectifieuse - 0,02 mm/double course. Les meules étaient éprouvées avec refroidissement. Les dimen- sions des particules de nitrure de bore cubique constituaient en moyenne 100 microns pour une concentration de 100 Z. On avait soumis à l'essai des pièces en acier rapide TABLEAU II Rapport des composants, X volume Consommation Exemple Nitrure de Carbure Cuivre Cadmium Bismuth Résine spécifique de nitrure de bore cubique de bore phénol bore cubique formal déhyde 1 6 20 30 14 - 30 1,7 2 25 5 20 25 i 25 1,0 3 25 10 20 15 5 25 1,2 4 50 5 5 10 - 30 2,0 5 25 15 10 - 10 40 1,0 Le tableau donné plus haut démontre que la pate de fabrication de l'instrument de rectification comportant du bismuth est caractérisée par une faible consommation de nitrure de bore cubique lors de l'usinage de l'acier. Lorsqu'on remplace le cadmium par un autre métal å bas point de fusion, (étain, zinc, plomb), l'usure de l'instrument sera légèrement supérieure. Malgré cela, la résistance a l'usure et le rendement de cet instrument sont sensiblement supérieurs à ceux des instruments exécutés à l'aide d'une pâte ne comportant pas de métaux à bas point de fusion. REVENDICATIONS 1. Instrument de rectification exécuté à l'aide d'une patte contenant, en plus du composant abrasif, un liant organique et une charge, caractérisé par le fait que dans la composition de la charge entre une matière tensioactive par rapport à la matière à usiner, dont la température de fusion est suffisante pour qu'elle fonde sous l'influence des hautes températures engendrées au cours de l'usinage et qui se trouve dans la zone d'usinage sous forme d'atomes actifs. 2. Instrument suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'en qualité de substance tensioactive on introduit dans l'instrument au moins un métal à bas point de fusion dont la teneur peut constituer jusqu'au 1/3 du volume de la masse dont il est fabriqué. 3. Instrument suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend (en pourcentage volumique): 6 à -50 7. de diamant, 5 à 30 Z de cuivre, 15 å 50 Z de résine phénol-formaldéhyde, 5 A 30 7. de bismuth. 4. Instrument suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend (en pourcentage volumique): 6 à 50 % de nitrure de bore cubique, 5 à 25 % de carbure de bore, 5 å 30 % de cuivre, 15 à 50 % de résine phénol-formaldéhyde, 5 å 30 % bismuth.