Правящий абразивный инструмент и способ его изготовления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) (11) 4 5 на основе никеля, между корпусом,и динительного слоя щ и й с я тем ч ния размерной с и и расположенногоабочим слоем соеотличаю -о, с целью повышекости инструмента,но содержит коПрудниколомиец,менко связка дополнител е расного Знадых материалов,веования и техразивного и алмаВ. Н.975,(57) ТРУМЕНТ струбочего менть слоя, скреп Ф ЩюйаФю язкои ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Ордена Трудовогомени институт сверхтвеАН Украинской ССР(56) . Основы проектинологии изготовления а ного инструмента, Под ред,акуля. М., Машиностроение",с. 239.ПРАВЯЩИЙ АБРАЗИВНЫЙ И ОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ.Правящий абразивный состоящий из корпуса, содержащего алмазные енные гальванической 4 Р 17 00//В 24 В 53/00 альт, при этом между рабочим иинительным слоями дополнительно ден промежуточныи слои, выполненныииз связки, общее содержание кобальтав которой составляет 35-45%, а связка рабочего слоя состоит из двухзон; наружной, высота которой составляет О,5-0,25 среднего размера зерна с общим содержанием кобальта 115%, и внутренней, высота которойсоставляет 0,75-0,85 среднего размера зерна с общим содержанием кобальта 35-45%, причем содержание кобальта в промежуточном слое и в зонахрабочего слоя уменьшается в надравленин к корпусу инструмента.138304 Составитель Н. Балашова Корректор В. Синицкая Редактор Т. Кугрышева Техред Л.Кощобняк Заказ 10603/13 Тираж 769 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 42. Способ изготовления правящего . абразивного инструмента, при котором формируют рабочий слой.скреплением алмазных зерен связкой, осаждаемой из электролита на основе соединений никеля, в который помещают растворимые никелевые аноды и связывают полученный слой с корпусом соединительным слоем, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью.повышения размерной стойкости инструмента, в злектрблит дополнительно 138304вводят соединения кобальта и осаждение ведут при уменьшении концентра ции кобальта в электролите, при этом вначале формируют наружную зону рабочего слоя из электролита с исходным соотношением никеля и кобальта, (20-30):1, а затем формируют последовательно внутреннюю зону и.промежуточный слой из электролита с исходным соотношением никеля и кобальта для каждого из слоев6-10 :1.Изобретение относится к области абразивного инструмента, в частности к алмазным правящим инструментам, предназначенным для правки профиля абразивных шлифовальных кругов, из готавливаемых электролитическим осаждением металлов.Известен правящий абразивный инструмент, который состоит из корпуса и абразивного рабочего слоя, состоя щего из абразивных 1,алмазныхзерен и металлической связки, представляющей электролитический никель, закрепленный на корпусе при помощи соединительного слоя 11, 15Известен способ изготовления правящего инструмента, который включает изготовление матрицы, на внутреннюю фасонную поверхность которой гальваническим методом производят 20 закрепление и заращивание абразивных зерен с использованием электролита на основе соединений никеля, в который помещают растворимые никелевые аноды, установку металлического кор пуса в матрицу, заливку полости между корпусом и абразивным рабочим,слоемтвердеющей композицией, образующей соединительный слой, и механическое удаление матрицы после обработ ки посадочного отверстия 111.Правящие абразивные инструменты, изготовленные. этим способом, имеют недостаточно высокую размерную стойкость - около 5 тыс. обработанных деталей, Повысить размерную стойкость инструмента .больше укаэанной величины не представляется возможным .из-эа низких механических свойств весьма пластичного однородного никеля, осаждаемого по существующему способу,Целью изобретения является повышение размерной стойкости инструмента путем увеличения твердости осаждаемой металлической связки, удерживающей абразивные зерна в слое.Указанная цель достигается тем,что в правящем абразивном инструменте, состоящем из корпуса, рабочегослоя, содержащего алмазные зерна,скрепленные гальванической, связкойна основе никеля, и расположенногомежду корпусом и рабочим слоем соединительного слоя, связка дополнительносодержит кобальт, а абразивный рабочий слой инструмента состоит из двухэон: наружной, высота которой составляет 0,15-0,25 среднего размера закрепляемого абразивного .зерна, наполненной из сплава никель-кобальт (Ж-Со) с общим содержанием,кобальта 1-157., и внутренней, высоча которой составляет 0,75-0,85 среднегоразмера абразивного зерна, выполненной из сплава М-Со с общк содержанием кобальта 35-45%.Между рабочим и соединительным слоями выполнен промежуточный слой, высота которого составляет 0,4-0,6 среднего размера, абразивного зерна, выполненньй из сплава М-Со с общим содержанием кобальта также 35-453,причем содержание, кобальта в каждойиз перечисленных частей уменьшаетсяв направления к корпусу .инструмента.Способ изготовления, включающийформирование рабочего,слоя скреплез 1138304 4 нием алмазных зерен связкой, осаждаемой из электролита на основе соединений никеля, в который помещаютрастворимые никелевые аноды, и соединение полученного слоя с корпусом5соединительным слоем, отличаетсявведением в состав .электролита соединений кобальта и осаждением связкипри уменьшении концентрации кобальтав электролите, при этом вначале формируют наружную зону рабочего слояиз электролита с исходным .соотноше.нием никеля и кобальта (20-30):1,а затем - последовательно внутреннююзону и промежуточный слой из электролита с исходным соотношением никеляи кобальта для каждого из слоев(6-10):1.Способ изготовления абразивногоинструмента отличается тем, что взависимости от соотношения никеля икобальта в сплаве М-Сс изменяютсяего физические характеристики, влияющие на эксплуатационные свойстваинструмента, в частности, повышается твердость,.жесткость и стойкостьк гидроабразивному износу, возникающему при правке абразивных круговс применением смазывающе-охлаждающихжидкостей.ЗОНаружная зона абразивного рабочего слоя служит для закрепления абразивных зерен на поверхности матрицыи при вскрытии абразивных зерен должна без большого труда удаляться, поЭэтому она должна быть вязкой с малыми внутренними напряжениями.Внутренняя зона абразивного рабочего слоя служит .для удержания абразивных зерен в слое, должна. обладатьмаксимальной износостойкостью и твердостью, обеспечивающей наибольшуюразмерную стойкость. С увеличениемсодержания кобальта в сплаве никелькобальт возрастает твердость и внутренние напряжения, которые могут ф 5в некоторых случаях приводить к де-формации профиля правящего ин трумента. Промежуточный .слой служит основа- з нием, на которое опираются абразивные зерна, и предохраняет. их от .продавливания в твердеющую композицию соединительного слоя при нагружении зерен радиальными силами резания в 55 процессе правки шлифовальных кругов.,На фиг. 1 схематически изображен абразивный правящий инструмент, общий вид на фиг. 2 - узел 1 нафиг. 1, поперечное сечение.Абразивный правящий инструмент(алмазный правящий ролик 1 состоит изкорпуса 1, на котором закреплен абразивный рабочий слой 2 с помощьюсоединительного слоя 3. Между последним и рабочим слоем расположенпромежуточный слой 4. Абразивныйрабочий слой включает абразивныезерна 5, которые закреплены сплавомникель-кобальт, состоящим из двухзон; наружной 6 и внутренней 7. Матрица 8 изображена пунктиром, так какудаляется после закрепления абразивного рабочего слоя на .корпусе.Абразивный правящий инструментустанавливают в специальное с прину,цительным приводом приспособлениешлифовального станка, для правкипрофиля приводят во вращение абразивный правящий инструмент и шлифовальный круг, затем включают подачуохлаждающей жидкости и перемещаютшлифовальную бабку на правящий ролик, абразивные (алмазные зерна которого выщлифовывают, требуемый профиль, Продукты правки шлифовальногокруга подвергают интенсивному гидроабразивному изному рабочий слойправящего, ролика,Наличие во внутренней зоне абразивного рабочега слоя сплава, никелькобальт, обладающего высокой износостойкостью к гицроабразивному.износу, обеспечивает длительное и надежное удержание алмазных зерен, чтоспособствует .существенному увеличению размерной стойкости инструмента.При этом твердый промежуточный слойпредотвращает смещение зерен, т.е.продавлнвание. их.в радиальном направлении, от циклических нагрузок,возникающих в процессе. правки шли-фавального круга.В таблице. показано влияние высоты зон абразивного рабочего слоя и промежуточного слоя,и соотношенияконцентраций М:Со в электролитена содержание Со в сплаве никелькобальт и на размерную, стойкостьправящего инструмента. Пример осуществления способа. Оптимальный вариант способа.изготовления инструмента представлен в таблице опытом .Р 4,Готовят электролит следующего состава, г/л:1138304 40 5И 1(ИНгЯОЗ)г 4 Н О 400Со(ИНгЯО) 4 Н О 16Б 1 С 1 г6 НгО 3Н ВО 30Лаурилсульфатнатрия 0,05,в котором соотношение сульфаминатовникеля и кобальта 400:16=25:1. Электролитом заполняют ванну с никелевыми анодами. В электролит помещают 10токопроводящую матрицу 8, имеющуютребуемый профиль, служащую катодомв гальванической ванне.Устанавливают режим работы ванны:температура электролита 50 С, плотность тока 50-.100 А/мМатрицу заполняют зернами 5.алмазов марки АСС зернистостью 400/315,средний кубический размер которыхравен с 1 с.п.=561 мкм. 20Осаждают наружную часть 6 рабочего алмазоносного слоя высотой Ь ==0,20, дс.п.=0,20 561=112 мкм. Времявыдержки для осаждения заданной высоты 3,7 ч, 25В процессе работы ванны происходитистощение ионов кобальта в электролите, концентрация ионов никеля вэлектролите остается постоянной, таккак они пополняются за счет растворе- З 0Ьния никелевых анодов,В результате получена наружнаячасть рабочего абразивного слоя,состоящая из сплава И-Со с начальным содержанием Со 87., закрепившаяприлегающие к поверхности матрицыалмазные зерна.Не прерывая электрический ток,удаляют незакрепившвеся.алмазы,затем устанавливают .матрицу в ванну никелирования, заполненную электролитом следующего состава, г/л:И 5.(ИНгЯОз) 4 НгО 400Со(ИНг ЯОз ) г .4 НгО 50БС 1 6 Н О 345Н 30Лаурилсульфатнатрия 0,05в котором соотношение концентрацийсульфаминатов никеля и кобальта 50400:50=8:1 Температура электролита 50 С; плотность тока 200-220 А/м 2,Проводят в течение 15 ч заращиваниеалмазных зерен до укрытия их в сплаве.Таким образом, осаждают внутреннюю зону 7 рабочего абразивногослоя высотой Ь =0,80, йс.п.=0,80561=449 мкм, состоящую из сплава М-Со с начальным содержанием Со403, и процесс ведут при истощенииэлектролита по кобальту.После этого производяткорректировку электролита путем добавлениясульфаминатов кобальта так, чтобыначальная его концентрация в растворе составляла 50 г/л, соотношениеконцентраций сульфаминатов никеля икобальта восстанавливают до 8:1, ине прерывая, режим работы ваннЫ, проводят в течение 14 ч наращиваниепромежуточного слоя 4 абразивногорабочего слоя высотой, равной Ь ==0,50, йс,п.=0,50 561=280 мкм.В результате получают промежуточный слой, состоящий из сплава М-Сос начальным содержанием Со 407, ипроцесс ведут также по истощениюэлектролита по кобальту. Следовательно, суммарная толщина трехчастейсоставляет й+й +Ь =112+449+280=г з=841 мкм.Затем в матрицу устанавливаютстальной корпус и в пространствО между абразивным рабочим слоем и корпусом заливают твердеющий компаунд -соединительный слой на основе эпоксидной смолы, После полного отверждения компаунда производят механическую обработку посадочного отверстия, затем удаляют матрицу и производят вскрытие алмазных зерен, т.е.удаление сплава Бх-Со из наружнойчасти рабочего слоя. Производят измерение точности профиля роликов, затем испытывают их в лабораторныхи производственных условиях при правке абразивных кругов на операцияхшлифования замков лопаток турбины.Из таблицы видно, что количестводеталей, обработанных с помощью ролика, полученного предложенным способом, составляет.12 тыс. штВо всехопытах алмазные правящие ролики имеютудовлетворительную точность профиля,что указывает на отсутствие значительных внутренних напряжений- в абразивном рабочем слое,1Исключение составляют, ролики, изготовленные в опытах 2, 6, 7 1 О, 11,14, 15, 18, 19 и 22, где высота зонабразивного рабочего и промежуточногослоев или содержание кобальта в сплаве выходят за указанные пределы, чтоприводит к искажению размеров профиля под действием больших внутреннихнапряжений в абразивном слое, скалы 11383047Гванию зерен или продавливанию их в тверденицую.композицию, что исключает возможность эксплуатации ро-: ликов. 8,Размерная стойкость алмазных правящих роликов, изготовленных по предлагаемому способу, повышается в 1,2-2,4.раза.1138304 10,й 12 о оа во еафхф еиедх о 4 о СО 3а о о ф 1 О СЧ О б б о Ц о о л ф о 1 й Ф Ф а о о оо оф 5 3 3 1 о бф Еф Ьо э оо с. що Со М О СЧ В СО СЧ СЛСЧ О О С 0 Р О СО е С ОСЧ "М сч е м счфСЧ ем а О О О О О О ОО м Г л сч сО м а а ла л а а а О О О О О О О О О О сч ф а а О О О О О О О О О еФ се 4 ф О сЧ ф а а а а а а а О .0 О О О О О 35 О 5 о хФ 5С Х О а а аЖ хЭ 1 щХ ао63 Сднох хФФ Ео ая яаФ схй ЦС 1 О 5 о3 Й й ;м 0 х ай; 5 Я с "- жо ол л л Л им - , - м сч в о сч во ч в о ч .в о сч ллсощФ сО -есО - .Ф 00 ф-щсФ СЧ л 3 СЧСЧ б СЧ ф В Ю СЧ В Офф Ч - б СЧ о о СЧ л л о оФ О СЧ Ф О СЧ Ф О сЧ Ф О СЧ Ф О СЧ СЬ ОСО -СО . СО1 СОф б СО СЧ - щФ СЧ ф б СЧ -СЧ - щФ СЧ - б СЧ О О О О О О О СО и СЧ СО Ф СЧ фЬЬ ла лО О О О О О О О О О О сЧ сО и) сЧ л аО О О О О О а О О)х О3 О5ДОЭ Х 0Х СС Э Х О Я, ЭхХ ООж хЭО аО Эч Х х 1 Э Е х х Ц О л И ХЭ Ох йОйХф ХОФ ХХ Со О 5 )Я Э Х О ОЮ х ВХ Э .ХЭ ОХ йОы хХОЭ ХХ с 3 х О 5 лх О ф х М ЭХ Х Э Э ф Ри х й ф РХ Э Х Э Ц Э