Способ изготовления режущего инструмента

.80109 51 11 В 24 В 53/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ та, стружеч межзеренным щ ики ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ(56) 1. Захаренко И,П. и Шепелев В.А. Алмазная заточка твердосплавного инструмента. Киев, "Научная мысль", 1976 ь с52-55.2. Байкалов А.К. и Ступенник И.Л. Алмазный правящий инструмент на гальванической связке. Киев, "Научная мысль", 1976, с.7-9 (прототип), (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИСТРУИЕНТА из поликристаллических материалов, включающий формирование основной поверхности и стружечных канавок, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости инструмен ные канавки формируют пограницам материала.2, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что стружечные канавки формируют термическим травлением с предварительной абразивной обработкой основной поверхности.3. Способ по п., о т л и ч а юй с я тем, что стружечные канавормируют.химическимтравлением.4. Способ по п.1, о т л и ч а - ю щ и й с я тел, что после формирования стружечных канавок производят алмазную доводку основной поверхности с последующей ее, термической обработкой, 1093519Изобретение относится к резаниюматериалов и может быть использованопри изготовлении высокоточных деталей машин и приборов.Известен способ изготовления инструментов, включающий операции абразивной заточки 1.1 3,Недостатком этого способа является относительно невысокая стойкостьизготавливаемого инструмента, вызванная тем, что он не позволяет получить оптимальную микрогеометрию режущих элементов.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является 15способ правки абразивных инструментов, заключающийся в том, что на поверхность инструмента воздействуюталмазным правящим инструментом2Недостатком известного способа 20является относительно невысокая размерная стойкость инструмента на доводочных операциях, вызванная нестабильностью геометрии режущих кромок. 25Цель изобретения - повышение стойкости инструмента.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изготовлениярежущего инструмента из поликристаллических материалов, включающему формирование основной поверхности истружечных канавок, последние формируют по межзеренным границам материала. Стружечные канавки формируюттермическим травлением с предварительной абразивной обработкой основной поверхности и стружечные канавки формируют химическим травлением,а после их Формирования производят 40алмазную доводку основной поверхности с последующей ее термической обработкой.Экспериментально установлено, чтомеханическая активация путем алмазной обработки приводит к снижениютемператур агрегатных превращений вжидкое и газообразное состояние поверхностного слоя материалов типагетерополярных кристаллов. Основнойпричиной закономерности являются высокие давления до 10 Мбар, возникающие в зоне резания и связанное с этимобразование большого копичества струк"турных дефектов что приводит к увеличению теплоемкости,Методом дифференциального термического анализа установлено, что плавление тонкополированных поверхностей связано с эндотермическим процессом, который на керамических материалах обнаруживается уже при 1100 К.При нагревании тонкообработанная поверхность керамики вначале фасетируется выход естественных кристал"лографических плоскостей ), а затемпри повышении температуры полностьюсплавляется и сглаживается,После механического истирания поверхностный слой по глубине разделяетсяна зоны с различной степенью дисперсности. Верхний слой полностью аморфирован, с углублением в материалразмеры фрагментов укрупняются, Температура плавления слоев по мере углубления в материал повышаетсяВ диапазоне температур 100-2100 Ктермограмма содержит три эпдотермических впадины, которые при повышении температуры углубляются, качественно характеризуя температурныйзакон теплоемкости. Непосредственноза каждой эндотермической впадинойследует экзотермический пик, высотакоторых увеличивается с ростом температуры.Боковые стороны эндотермическихвпадин имеют волнообразную форму,что свидетельствует о протеканииэкзотермических процессов в локальных объемах материала, Однако доминирующим на этой стадии являетсяэндотермический процесс. При этомэнергия поглощенная всегда больше,чем выделяемая.Механическая работа трения приалмазном шлифовании высвобождаетвнутреннюю энергию материала, оставляя поверхностный слой с измененнойтеплоемкостью, объемом и свободнойповерхностью. Возможны два основных варианта механической активации. 11 ервый хаРактеризуется наличием чередующихся эндовпадин и экзопиков, второй - только экзопиками. При определении варианта следует учитывать и ту часть материала, которая при механической активации измельчается и отрывается от основного объема.В связи с аномальным увеличением теплоемкости и изменением температурного закона теплоемкости, обусловленных произведенной работой трения при шлифовании, внутренняя энергия У определяется как функция интенсивности излучения (температу1093519 ВНИИПИ Зайсаэ 3352/13 Тираж 737 Подписное Филиал ППН фПатват"г.Ужгород, ул.Проезстыаа, 4 ры Т) и поглощательной способностиматериала (теплоемкости С)13 (Т, С) (1) В процессе алмазной обработки поликристаллических материалов концентрация дефектов и глубина их проник 10 новения значительно больше в зоне межзеренных границ, Поэтому эти зоны после обработки испаряются с большеи скоростью и при меньших температурах.Активированная зона около межзе 15 ренных границ всегда больше у поверхности и уменьшается вглубь материала, что определяется физикой миграции дефектов, Этим и объясняется форма канавок в виде пирамид после трав 20 ления.При изготовлении инструмента по предлагаемому способу вначале производится алмазная обработка для активации межзеренных границ. Затем производится травление активированных зон термическим, химическим или другим методом. После травления кромки образовавшихся режущих элементов подвергают тонкой алмазной обработке с целью заострения, а затем производят30 термодиффузионное залечивание поверхностных дефектов.Уравнения ( 1и2показывают, что суммарное изменение внутренней энергии сВ равно ее изменению только при изменении температуры при постоянной теплоемкости умноженному на изменение температуры плюс изменение, вызванное только теплоемкостью умноженное на изменение40 теплоемкости.П р и м е р . Инструмент изготавливали из спеченного керамического материала на основе окиси алюминия. После шлифования кругами ЛСВ 125/10045 М 100 и АСП 63/50 Б 1 100 поверхности подвергалй алмазной доводке алмазными пастами АСМ 3/2, обеспечивая шероховатость не выше 0,04 и точность формы 0,2-0,5 мкм, Далее подвергали термической обработке в вакууме 10 3 при 2000 К в течение 0,5-8 ч, снижали температуру до1800 К и выдерживали 3 ч, Глубинапрофиля была получена в пределахЛ=25 мкм, Опробован также процессхимического травления в кипящей ортофосфорной кислоте для формированияканавок.Затем снимали алмазной пастойАСМ 3/2 припуск Ь=3 мкм и подвергали термообработке на воздухе при550-1100 К в течение 8-30 ч,Граничные условия и режимы определялись физикой диффузионных процессов и кинетикой испарения вещества,Нижшщ диапазон температур0,6 Т)термического формированияканавок обусловлен тем, что при меньших температурах сублимация веществас поверхности незначительна. Верхнийпредел 0,9 Тограничивается появиилеиием существенных изменений в структуре материала. Время выдержки приформировании канавок определяется всочетании с температурой и требуемойглубиной канавок, Введение алмазнойдоводки как операции окончательногоформирования поверхности обусловлено необходимостью уменьшения градиусаокругления режущих кромок для исправления геометрической формы и повьппения режущей способности инструментаПоследующая термическая обработка предназначена для диффузионногоэалечивания дефектов, образовавшихсяв поверхностном слое в процессе алмазной доводки. Эта термообработкапроизводится при относительно низких температурах, так как на этомэтапе необходимо сохранить высокуюточность геометрической формы и размеры инструмента, Большой периодвремени выдержки обусловлен медленным протеканием диффузионных процессов при этих температурах.Предлагаемый способ изготовлениярежущего инструмента из поликристаллических материалов позволяет обеспечить повышение размерной стойкостиего при доводочных операциях и повысить качество обрабатываемых поверхностей.