СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЙМА ДЛЯ МАРКИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ПЛАСТИЧНЫХ ПРИ ХОЛОДНОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ МЕТАЛЛОВ
METHOD OF PRODUCING STAMP FOR MARKING ARTICLES MADE FROM METALS PLASTIC IN COLD DEFORMATION

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в инструментальной промышленности для изготовления клейм ударного действия и предпочтительно клейм, предназначенных для механического нанесения литер, знаков на поверхности изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов, в том числе золота, платины, серебра, палладия и их сплавов.
Ударные клейма, предназначенные для маркирования изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов, традиционно изготавливают путем выполнения на поверхности металлозаготовки объемных рельефов литер, знаков или гравюр клеймения, впадины и выступы которых в слое металла заготовки негативны в отношении получаемых изобразительных объемных рельефов оригинала клеймения на изделии.
При выполнении на поверхности металлозаготовки знаков маркирования используют приемы ручного гравирования или механического выполнения изображений.
Большинство клейм в настоящее время изготавливается машинным способом, при реализации которого используется станочное оборудование, предпочтительно фрезерное, копировально-фрезерное с программным обеспечением, режущий инструмент которого обеспечивает гравирование на металлических заготовках многообразных по глубине и форме изображений, в том числе сложных гравюр микроскопических размеров.
Известны различные способы изготовления клейм для маркирования изделий, заключающиеся в механическом гравировании на поверхности металлозаготовки объемных рельефов литер, знаков или гравюр клеймения (см., например, патенты DE №№4323592, кл. В29В 11/12, В44В 3/06, 4344980, кл. В29В 11/12, В44В 3/00; патент US №5569003), в соответствии с которыми механическое гравирование на поверхности металлозаготовки знаков маркирования осуществляют путем врезания в металл заготовки режущего инструмента с формированием объема и контуров изображений при координатном перемещении режущего инструмента по заданной программе, при этом в качестве режущего инструмента используют керны, резцы, иглы.
В способе изготовления клейма для маркирования изделий (см. а.с. SU №517413, В29В 11/12) при гравировании используют копировально-фрезерный станок с пантографом, обеспечивающий осевое перемещение вращающегося инструмента с V-образной заточкой и его координатное перемещение.
Однако данный способ не обеспечивает точного воспроизведения формируемого изображения и предпочтительно гравюр сложных геометрических форм и малых размеров, что соответствует гравюрам, используемым на клеймах ударного действия, предназначенных для клеймения различных ювелирных изделий, изготовленных из драгоценных металлов.
Неточность воспроизведения изображений свойственна и при использовании клейм, изготовленных с использованием способа станочного гравирования по а.с. SU №1720809, В29В 11/12.
Объясняется это тем, что врезание инструмента в поверхность металла и его вывод осуществляют при его осевой подаче и вращении. В результате происходит расточка металла в месте ввода инструмента, формируемое изображение имеет нечеткий контур, что затрудняет изготовление знаков маркирования в виде гравюр сложных геометрических форм и предпочтительно с малыми размерами (микроскопических 50-100 мкм).
В техническом решении по патенту RU №2169670 предложен способ изготовления клейма для маркирования изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов, заключающийся в механическом нанесении на поверхность металлозаготовки клейма объемных рельефов литер, знаков или гравюр клеймения, впадины и выступы которых в слое металла заготовки негативны в отношении объемных рельефов оригинала клеймения на изделии.
Для механического выполнения на поверхности металлозаготовки указанных изображений в известном решении используют метод станочного гравирования, в соответствии с которым гравирование производят копировально-фрезерным станком с программным обеспечением.
Для формирования сложных объемных рельефных изображений в слое металла заготовки, в том числе при гравировании гравюр малых геометрических размеров, используют изготовленный из алмаза режущий инструмент с V-образной заточкой при угле заточки не более 120°. Режущий инструмент врезают при осевой подаче в поверхность металла заготовки с формированием изображения при его возвратно-поступательном движении в поперечном направлении относительно осевой подачи. Врезание и формирование изображения проводят поэтапно путем многократного повторения указанных операций, на каждом этапе врезание осуществляют на глубину не более 1,5 мкм с последующим формированием изображения и выводом инструмента.
Однако при изготовлении клейм ударного действия, имеющих многообразные формы и геометрические параметры изображений, в том числе гравюры сложных форм и малых размеров, требуется перенастройка станочного оборудования с учетом параметров координатного перемещения режущего инструмента для гравирования этих изображений, что ограничивает технологические возможности промышленного использования данного способа.
Переналадка станочного оборудования приводит к снижению производительности технологического процесса, к увеличению затрат при его осуществлении.
Техническое решение по патенту RU №2169670 выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности и упрощение технологического процесса изготовления клейм для маркирования изделий при механическом выполнении на заготовках клейм знаков маркирования с одновременным сохранением качества воспроизведения этих знаков, предпочтительно в виде гравюр сложных форм и малых размеров.
Технический результат достигается за счет способа изготовления клейма для маркирования изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов, заключающегося в механическом нанесении на поверхность заготовки клейма объемных рельефов знаков маркирования, впадины и выступы которых в слое металла заготовки негативны в отношении оригинала рельефов знаков клеймения на поверхности маркируемого изделия. Отличительной особенностью данного способа является то, что для механического нанесения на поверхность заготовки клейма объемного рельефного изображения знаков маркирования используют контрпуансон с позитивно нанесенными на его поверхность указанными знаками маркирования, для механического нанесения которых на поверхность контрпуансона используется пуансон, имеющий названные изображения знаков, впадины и выступы которых в слое металла заготовки пуансона аналогичны объемным рельефам впадин и выступов на клейме и получены методом станочного гравирования с использованием программного обеспечения по координатному воспроизведению негативного изображения оригинала клеймения, при этом для изготовления клейма, пуансона и контрпуансона используют заготовки, изготовленные из инструментальных металлов, пластичных при холодном деформировании, которые, после формирования на них соответствующих объемных рельефных изображений, закаливают до твердости инструментального металла, обеспечивающего холодное пластичное деформирование металлов каждой последующей металлозаготовки и изделия, подвергающегося клеймению.
При этом для станочного гравирования поверхности пуансона используют изготовленный из алмаза режущий инструмент с V-образной заточкой с углом заточки не более 120°, который врезают при осевой его подаче в поверхность металла заготовки с формированием изображения при возвратно-поступательном движении инструмента в поперечном направлении относительно его осевой подачи, врезание и формирование изображения проводят поэтапно путем многократного повторения указанных операций, при этом на каждом этапе врезание осуществляют на глубину не более 1,5 мкм с последующим формированием изображения и выводом инструмента, а в качестве металлов для заготовок клейма, пуансона и контрпуансона используют инструментальные стали с твердостью не более: HRB=220 ед., которые после нанесения на них соответствующих объемных рельефных изображений литер и знаков подвергают закаливанию до твердости: HRc=58-62.
При реализации заявляемого изобретения обеспечивается возможность промышленного воспроизведения многократно повторенных с заданным качеством формируемых рельефных изображений ударных клейм при высокой производительности реализуемого технологического процесса и низкой затратной части на его осуществление.
При реализации заявляемого изобретения обеспечивается возможность промышленного воспроизведения ударных клейм с многообразными формами объемных рельефных изображений знаков маркирования, в том числе сложных геометрических форм и малых размеров. Данные обстоятельства объясняются:
точностью воспроизведения объемных рельефных изображений знаков маркирования на поверхности пуансона за счет использования метода станочного гравирования с программным обеспечением;
точностью перевода полученного объемного рельефного изображения знаков маркирования на заготовку контрпуансона при пластичном холодном деформировании металла контрпуансона и с последнего на металлозаготовку клейма;
использованием для изготовления контрпуансона, пуансона и клейма металлозаготовок из инструментальных сталей с низкой начальной твердостью металла, повышающейся при последующей закалке заготовок.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с заявленной совокупностью признаков, реализующей указанный технический результат, что свидетельствует о соответствии данного объекта критериям изобретения «новизна», «изобретательский уровень»
Пример. Для реализации способа изготовления клейма для маркирования изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов, используют традиционное для инструментального производства станочное оборудование и металлы, в частности:
металлозаготовки, изготовленные из незакаленных инструментальных сталей, имеющих твердость HRB 200-220 ед., предпочтительно при HRB 200 ед., что свидетельствует о соответствии используемых металлов технологическим требованиям пластичного холодного деформирования их при воздействии инструментального оборудования с высокой твердостью. В качестве инструментальных сталей для изготовления клейм ударного действия традиционно используют легированные стали марок 9Х; 9ХВГ; 9ХС; ХВГ и другие. Инструментальные стали данных марок при закалке не подвергаются значительным объемным изменениям и короблению, и их традиционно используют для изготовления в том числе высокоточных штампов для холодных работ;
станочное оборудование, предпочтительно фрезерный станок с программным обеспечением координатного перемещения режущего инструмента. Режущий инструмент имеет V-образную заточку с углом заточки не более 120°, предпочтительно 100°, что наиболее оптимально для условий точного воспроизведения режущим инструментом изобразительных рельефов знаков маркирования, в том числе гравюр сложных геометрических форм;
технологическое станочное оборудование, необходимое для изготовления металлозаготовок и их закаливания после выполнения в слое их металла объемных рельефных изображений знаков, гравюр клеймения.
Технологический процесс изготовления ударного клейма для маркирования поверхностей изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов осуществляют, следующим образом:
на предварительно изготовленной металлозаготовке пуансона выполняют объемное рельефное изображение литер, знаков или гравюр клеймения. Впадины и выступы названных рельефных изображений в слое металла заготовки пуансона негативны в отношении получаемых изобразительных объемных рельефов для оригинала клеймения на изделии. Для получения объемных рельефных изображений на металлозаготовке пуансона используют метод станочного гравирования с использованием программного обеспечения по координатному воспроизведению оригинала клеймения. Для этих целей используют фрезерный станок с программным обеспечением координатного перемещения его режущего инструмента. Режущий инструмент изготовлен из алмаза, имеет V-образную заточку с углом заточки 100°. Осуществляют врезание режущего инструмента при осевой его подаче в поверхность металлозаготовки пуансона с формированием изображения при возвратно-поступательном движении инструмента в поперечном направлении относительно его осевой подачи. Врезание и формирование изображения проводят поэтапно путем многократного повторения указанных операций, при этом на каждом этапе врезание осуществляют на глубину не более 1,5 мкм с последующим формированием изображения и выводом инструмента. Использование данного процесса станочного гравирования является предпочтительным по условиям формирования в слое металла заготовки пуансона четких контуров литер, знаков или гравюр клеймения, в том числе сложных геометрических форм с малыми размерами (микроскопических 50-100 мкм). Процесс механического нанесения на поверхность металлозаготовки объемных литер и знаков описан в техническом решении по патенту RU №2169670;
полученную металлозаготовку пуансона с выполненным в слое его металла объемным рельефным изображением подвергают закаливанию до твердости HRc=58-62, что оптимально для условий использования данного инструмента в штамповочном оборудовании, предназначенном для перевода полученного объемного рельефного изображения на следующую металлозаготовку при холодном пластичном деформировании ее, являющуюся контрпуансоном;
металлозаготовку контрпуансона после выполнения на ней при холодном пластичном деформировании объемного рельефного изображения (полученного при использовании пуансона) подвергают закаливанию до твердости HRc=58-62, что оптимально по условиям использования контрпуансона в штампе для осуществления перевода объемного рельефного изображения при холодном пластичном деформировании на следующую металлозаготовку, являющуюся клеймом;
металлозаготовку клейма изготавливают из пластичного при холодном деформировании инструментального металла, который после нанесения на ее поверхность объемного рельефного изображения (полученного при использовании контрпуансона) закаливают до твердости, обеспечивающей маркирование поверхностей изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов, и предпочтительно из металлов, предназначенных для изготовления ювелирных изделий.
Металлозаготовки, используемые для изготовления пуансона, контрпуансона и клейма, подвергают закаливанию до твердости HRc=58-62.
В результате осуществления описанного технологического процесса изготавливают клеймо, соответствующее технологическим требованиям, предъявляемым к клеймам различного назначения, в том числе к клеймам для маркирования ювелирных изделий.
Данное изобретение позволяет повысить производительность и упростить технологический процесс изготовления клейм для маркирования изделий при механическом выполнении на заготовках клейм знаков маркирования с одновременным сохранением качества воспроизведения этих знаков, предпочтительно в виде гравюр сложных форм и малых размеров.