Способ изготовления абразивного инструмента

(19) (И 3417 4 В 24 Р 18.0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ ого Зна- материаач,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Ордена Трудового Красмени институт сверхтвердыхлов АН УССР(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, при котором ,наносят на абразивные зерна ферроЪъмагнитный слой, помещают их в гальваническую ванну и производят предварительное закрепление и окончательное их заращивание на корпусе ин струмента гальванически осажденным металлом с приложением физического поля к корпусу, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости и точности изготовления инструмента при использовании абразивных зерен размером свыше 200 мкм, в качестве физического поля используют электромагнитное поле, и после предварительного закрепления зерен с. выступающих частей последних удаляют ферромагнитный слой.2, Способ по.п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при использовани в качестве абразива алмазных зерен предварительное закрепление зерен ведут в электролите, плотность которого составляет 0,4-0,5 плотности алмаза.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что при предварительном закреплении абразива со стороны зеркала гальванической ванны дополнительно накладывают пульсирующее электромагнитное поле, изменяющееся от нуля до максимальной напряженности, которая определяется из следующего выражения; где Р - вес абразивного зерна, Н;- ускорение силы тяжести,м/с7 - плотность электролита,кг/сЧ, - объем абразивного зерна,смЬ - высота гальванической ванны, см;к - количество абразивных зерев объеме электролита,шт;- эмпирический коэффициентОс=2-3).Изобретение относится к производству абразивных инструментов гальваническим методом и может быть испольэовано, в частности для изготовления алмазных привящих роликов с размером абразивных зерен свьппе 200 мкм.Цель изобретения - повьппение износостойкости и точности инструмента, а также упрощение технологии изготовления инструмента путем равномерной насьпценности поверхности инструмента абразивом.Способ осуществляется следующим образом.Абразивные зерна преимущественно размером свыше 200 мкм снабжают ферромагнитным слоем, взмучивают в галь-. ванической ванне; после чего осуществляют их предварительное закрепление на корпусе инструмента и окончательное заращивание электроосажденным металлом. Процесс ведут в условиях приложения электромагнитного поля со стороны корпуса инструмента, причем перед окончательным заращиванием для удаления ферромагнитного слоя металла на зернах их промывают в кислоте. Удаление ферромагнитного слоя на зернах требуется для придания зернам неэлектропроводных свойств. Это необходимо для качественного закрепления абразивов при их оксГйчательном эаращивании, что приводит в целом к повьппению износостойкости и точности изготовления инструмента. При этом не требуется технологического запаса абразива. Приложение со стороны корпуса электромагнитного поля приводит к тому, что зерна притягиваются к необходимым участкам профиля инструмента, и процесс их прикрепления производится одновременно во всех частях профиля, что резко увеличивает точность изготовления инструмента и получение равномерной насыщенности поверхности рабочего слоя инструмента.Для повышения точности изготовления инструмента и улучшения условий закрепления зерен на корпусе процесс предварительного прикрепления зерен ведут в электролите, плотность которого составляет 0,4-0,5 плотности алмаза. При этом уменьшается скорость осаждения абразивов внутри гальванической ванны и онипритягиваются к корпусу, не успевая оседать на дно ванны, Данный диапазон установлен исходя из того, что при увеличенииплотности жидкостей выше этого предела они являются токсичными и их 5 использование для гальваническогопроцесса невозможно. Если плотностьжидкостей ниже, абразивы быстрее оседают на дно ванны.Для большего увеличения точности изготовления инструментов иувеличения их износостойкостипроцесс предварительного прикрепления абразивов ведут с приложениемсо стороны зеркала поверхности)гальванической ванны внешнего магнитного поля, носящего пульсирующийхарактер и изменяющегося от нуля домаксимума, При этом максимальнаянапряженность внешнего магнитногополя, необходимая для обеспечениянахождения одного зерна во взвешенном состоянии и дополнительного перемешивания зерен в объеме электролита,определяется по следующей эмпирической формуле:н кь я ДР-ч)где Р - вес абразивного зерна, Н; ЗО - ускорение силы тяжести,м/с;7 - плотность электролита, кг/см;эЧ, - объем абразивного зерна,смэ;Ь - высота ванны, см,я - количество абразивных зе рен, шт,- поправочный коэффициент,учитывающий вязкость электролита и различное расстояние зерен от зеркала 40 ванны Ь = 2 - 3).Для обеспечения возможности перемещения зерна в сторону корпуса поддействием приложенного к нему электромагнитного поля, напряженность 45 последнего должна преодолеть силывязкости электролита. Напряженностьэлектромагнитного поля, позволяющаяосуществить притяжение зерна в жидкости, определяется по следующей 50 формулефН =Б --1 Чдх55где / - магнитная характеристикаматериала,ЬЧ8 --- рабочая поверкность зерна( = 9,8 м/с;Ь = 50 см;з = 30000 шт.После подстановок приведенных значений устанавливают, что напряженность поля, достаточная для перемещения 1 зерна на 1 см по высоте ванны,составляет 0,01 Э. Общая напряженность поля для перемещения зерна повсей высоте ванны составляет 0,01 хх 50 = 0,5 Э. Ввиду того, что требуется перемещать зерна, находящиеся вванне в количестве 30 карат (30000зерен) общая напряженность внешнегомагнитного поля составляет 0,5 хх 30000 = 15000 Э = 15 кЭ.Затем производят предварительноезакрепление алмазов гальваническимметодом, для чего осаждают на корпусеслой электроосаждаемого никеля толщиной 0,01 мм при плотности тока1 А/дм, Затем производят промывкукорпуса с алмазами в 107-ном растворе серной кислоты в течение 5 мин,которая удаляет металлизированныйслой с поверхности алмазов, Затемпосле промывки ведут окончательноезаращивание электроосалденным металлом приплотности тока, равной 2 А/дмв электролите обычной плотности,Испытания роликов показывают значительное повышение их износостойкости путем повышения концентрацииалмазов на рабочей поверхности и надежности сцепления с корпусом, которые обусловлены хорошими условиямизакрепления алмазов, а также увеличение точности их изготовления ввидутого, что алмазы одновременно закрепляются по всей рабочей поверхности.Так, относительный расход состав"ляет: пример 1 - 0,0 мг/г; пример2 - 0,005 мг/г. Точность изготовле"ния: пример 1 - 0,005 мм; пример 20,01 мм. Технологического запаса алмазов не требуется, в связи с чем ненужно производить их извлечение изэлектролита и химическую очистку,Экономический эффект от применения изобретения обеспечивается путемповышения износостойкости инструмента в связи с высоким качеством нанесения абразива и облегченнымиусловиями его закрепления на стадиипредварительного нанесения алмазов,740 Подписноегород, ул, Проектная; 4 10 50 55з 2940/18 Тйр сиза.-полигр. пр-тие, г. Уж 1 с - коэффициент, учитывающий разное положение зерен по ширине ванны (1, = 2 - 2,5) . Примеры реализации предлагаемого, способа для случаев изготовления ал мазных правящих роликов,П р и м е р 1. Изготавливают стальной корпус ролика 4 бО мм, шириной 10 мм. Берут партию алмазов АС 50 400/3 15 в количестве 5 карат и подвергают ее ферромагнитной обработке ферромагнетиком - железом. . Помещают алмазы в гальваническую ванну и взмучивают их с помощью мешалки. Стальной корпус ролика после элек тротравления, обезжиривания и дека- пирования помещают в гальваническую ванну с электролитом плотностью 1, 1 г/см и подводят к нему электромагнитное поле 8000 Э, после чего 20 ведут процесс закрепления и заращивания алмазов, которые перед окончательным заращиванием промывают в 207-ном растворе соляной кислоты.П р и м е р 2, Изготавливают 25 стальной корпус правящего ролика 4 100 мм, шириной 25 мм. Партию алмазов АС 50 500/400 подвергают ферромагнитной обработке путем металлизации их ферромагнетиком - никелем. З 0 Алмазы в количестве 10 карат помещают в гальваническую ванну высотой 50 см, шириной 40 см, длиной 50 см и взмучивают (с помощью мешалки или расположенного сбоку ванны магнита) .35 Корпус ролика, к которому подведено с помощью соленоида электромагнитное поле, после обезжиривания, электротравления и декапирования помещают в ванну. Плотность используемо 40 го электролита увеличена до 0,4 плотности. алмазов и равна 1,4 г/см . Это приводит к тому, что алмазы, находясь во взвешенном состоянии, не оседают сразу на дно ванны. К зерка 45 лу ванны прикладывают пульсирующее магнитное поле, напряженность которого изменяется от нуля до максимального значения, обеспечивающего перемещение зерна внутри ванны, Напряженность поля при этом определяется с использованием формулын ш ь. ГР:цЯч, где 4 с = ЗфР = 0 005 Н; г = 0,0014 кг/см,ВНИИПИ Зака аж