ШЛИФОВАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ

Полезная модель относится к области изготовления алмазного инструмента, а именно к алмазно-абразивному инструменту, и может быть использована в гранильной промышленности для шлифования алмаза и обработки монокристаллов сверхтвердых материалов.
Известен инструмент для шлифования алмаза, включающий корпус и режущий композиционный слой, состоящий из связки и алмазных зерен при следующих соотношениях компонентов:
В слое (% об.)
связка - 75
Алмаз - 25
В связке (% мас.)
Сu - 80
Sn-20 [1]
Недостатком данного технического решения является низкая производительность шлифования и качество обработанной поверхности. Жестко закрепленные в твердой связке разновысотные алмазные зерна при соударении с поверхностью алмаза формируют грубый размер с сетью микротрещин в приповерхностном слое.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является шлифовальный инструмент, включающий корпус и режущий композиционный слой, состоящий из металлической связки и закрепленных в ней зерен алмаза, причем связка имеет состав (% мас.)
Sn - 2-10
2
(ZrB) - 1-8
Al - 3-9
Mn - 2,5-12
Сu - остальное [2] [3]
2
Недостатком этого технического решения являются низкое качество обработанной поверхности алмаза и низкая производительность шлифования. Абразивные зерна (алмаза) жестко закрепленные в связке твердым сплавом медь-олово с частицами (ZrB), внедряясь в поверхность обрабатываемого алмаза, формируют грубый неоднородный рельеф. Конструкция шлифовального инструмента не обеспечивает самозатачивания режущего композиционного слоя.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в шлифовальном инструменте, включающем корпус и режущий композиционный слой, состоящий из связки и алмазных зерен, связка выполнена из пластмассы, а алмазные зерна закреплены в ней частицами стекла, при следующих соотношениях компонентов в композиционном режущем слое (% об.):
Пластмасса - 65-10
Стекло - 20-50
Алмаз - 15-40
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в том, что конструкция предлагаемой полезной модели обеспечивает выравнивание давлений отдельных зерен на обрабатываемый кристалл, прочное удержание режущих зерен с возможностью компенсировать ударные нагрузки, что приводит к повышению производительности шлифования и качества обработки кристалла.
Кроме того, конструкция режущего композиционного слоя из пластичной связки, твердых, хрупких частиц стекла и демпфирующих элементов, позволяет
нивелировать колебания нагрузки, обусловленные собственными колебаниями станка на режущее зерно, компенсирует ударные нагрузки, а также обеспечивает стабильную режущую способность режущего слоя.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема шлифовального инструмента.
Шлифовальный инструмент состоит из корпуса 1, на периферийной поверхности которого размещен режущий композиционный слой 2, состоящий из связки 3, в которой частицами стекла 4 закреплены алмазные зерна 5.
Пример 1. Шлифовальным инструментом формы 1А1 диаметром 150 мм с шириной режущего композиционного слоя 6 мм, установленном на обточном станке проводилось шлифование заготовок бриллианта массой 0,2-0,3 карата. Скорость вращения круга 200 об./мин. Скорость вращения заготовки 7000 об./мин., частота осцилляции круга 2 дв.ход./мин. Смазывающе-охлаждающая жидкость - вода. Соотношение компонентов в композиционном режущем слое было следующее (% об.):
Пластмасса (СФП-012А) - 35
Стекло - 25
Алмаз (AC-6, 80/60) - 40
При перемещении заготовки бриллианта по режущему композиционному слою 2 в момент соударения алмазного зерна 5 с обрабатываемой поверхностью, пластичный компонент связки 3 воспринимает нагрузку, деформируется, сглаживая пик нагрузки; частицы стекла 4 удерживают зерно алмаза 5; пластичный компонент связки 3 увеличивает длительность контакта зерна с поверхностью. Режущий композиционный слой 2 нивелирует ударные нагрузки, передающиеся через корпус 1, обусловленные собственными колебаниями обточного станка.
Съем припуска происходит равномерно. Износ вершины зерна увеличивает абразивное, силовое воздействие на связку, которая, изнашиваясь, обнажает новые зерна, стабилизируя режущую способность. Частицы стекла ускоряют износ пластичной компоненты и связки в целом. В результате возрастает производительность шлифования и качество обработки.
a
q
Производительность шлифования составила 2,0 мг/мин. Параметр шероховатости поверхности: R=1,5 мкм, R=2,5 мкм.
a
q
Известный шлифовальный инструмент (прототип) обеспечил производительность шлифования 1,0 мг/мин., шероховатость поверхности имела параметры: R=1,7 мкм, R=2,7 мкм.
Пример 2. Шлифовальным инструментом формы 1А1, диаметром 200 мм, с шириной режущего композиционного слоя 10 мм при соотношении компонентов режущего композиционного слоя (% об.):
Пластмасса - 30
Стекло - 40
Алмаз (АС-6, 63/50) - 30,
a
q
по режимам, описанным в примере 1, обрабатывали заготовки бриллиантов массой 0,3-0,5 карат. Производительность шлифования составила 2,2 мг/мин., шероховатость поверхности имела параметры: R=1,5 мкм, R=2,5 мкм.
a
q
Известный инструмент (прототип) обеспечил производительность шлифования 1,2 мг/мин. и шероховатость поверхности с параметрами: R=1,7 мкм, R=2,7 мкм.
Применение полезной модели позволяет повысить производительность и качество обработки алмаза и сверхтвердых материалов на основе алмаза и кубического нитрида бора.
Источники информации:
1. Э.Д.Кизиков, Е.Б.Верник, Н.С.Кошевой Алмазометаллические композиции. - Киев, Тэхника, 1988, с.28.
2. Э.Д.Кизиков, Е.Б.Верник, Н.С.Кошевой Алмазометаллические композиции. - Киев, Тэхника, 1988, с.30.
2
3. А.с. 632561 СССР, МКИ В 24 Д 3/06. Масса для изготовления абразивного инструмента на металлической связке / Ю.К.Кузьмина, В.Н.Львов, О.Б.Белявская. - №2447906/25-08; Заяв. 25.01.77; Опубл. 15.11.78, Бюл. №42.