Алмазный инструмент

(19) ( 1) а(51) В 24 Р 5/04 НИ СВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО(54) (57) АЛМАЗНИЙ ИНСТРУМЕНТ для обработки стеклоизделий, содержащийкорпус, на котором концентрично расположены алмазоносный и внутри негокалибрующий слои, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличениястойкости инструмента и снижения шероховатости обработки, он снабжендополнительным калибрующим слоем,расположенным снаружи алмазоносногослоя, при этом калибрующие слои выполнены из чугуна, а соотношение ширины алмазоносного и ширины каждогокалибрующего слоев составляет 2-5.1 11514Изобретение относится к областиалмазно-абразивного шпифсвания, вчастности к обработке диэлектриков,например экранов электронно-лучевыхтрубок, изделий иэ ситалла, кварца,деталей для оптических приборов,Известно устройство для шлифования стеклоиэделий, в котором совмещены операции предварительной и окончательной шлифовки. В качестве шпи оФовальников в нем использованы каблуки из чугуна и органического материала, Работа производится со свободным абразивом - суспензиями электрокорунда, карбида бора, карбида кремния, Разрушение стекла происходитпод действием абразивных зерен, передающих вибрационно-ударным действиемкинематическую энергию инструментана обрабатываемую поверхность,Инструмент же, изготовленный из более вязкого материала, чем стекло, изнашивается Г 13,Однако применение устройства непозволяет увеличить производительность процесса шлифования из-за частой правки рабочей зоны инструмента,переналадки инструмента на разныевиды шлифования и требует большогорасхода дефицитных шлифпорошков.Известно устройство для шлифования, выполненное в виде алмазосодержащего участка, ограниченного с обеих сторон кромками, изготовленнымииз материала связки 2 .35Однако производительность процес"са обработки стеклоизделий рассмотренными инструментами и получаемаяшероховатость поверхности зависятот зернистости алмаза, применяемого 40в инструменте. Для повышения производительности процесса шлифованиянеобходимо увеличить зернистостьалмазов, при этом шероховатость обработанной поверхности увеличиваетсяИзвестен алмазный инструмент, который состоит из рабочего алмаэоносного слоя и калибрующего алмазоносного слоя, расположенного концентрично рабочему слою и внутри него.Рабочий и калибрующие слои имеют различную зернистость и концентрациюалмазов, что позволяет получить хорошее качество поверхности и увеличитьпроизводительность процесса 33. 55Однако при обработке стеклоиэделий, имеющих обычно большие припуски,нод действием сил трения происходит 43 2выкрашивание или образование заусенцев по внутреннему или наружному диаметру алмазоносных участков, что приводит к преждевременному износу инструмента и появлению на обработанной поверхности дефектов в виде царапин и выколок.Цель изобретения - увеличение стойкости алмазного инструмента и повышение чистоты обработанной поверхности при использовании алмазов только одной зернистости.Указанная цель достигается тем, что алмазный инструмент снабжен дополнительным калибрующим слоем, расположенным снаружи алмазоносного слоя, при этом калибрующие слои выполнены иэ чугуна, а соотношение ширины алмаэоносного и ширины каждого калибрующего слоев составляет 2-5.На чертеже изображен предлагаемый инструмент, разрез.Алмазный инструмент может бытьлиспользован для обработки сферических и плоских поверхностей. В зависимости от типа поверхности выбивают диаметр инструмента и ширину алмаэоносного участка.Инструмент состоит иэ корпуса 1, на котором жестко закреплены алмазо- содержащий слой 2 и калибрующие чугун ные слои .3.Соотношение ширины (Н) алмазоносного слоя к ширине (Ь) калибрующего слоя Н/Ь = 2 - 5.Работа инструмента осуществляется следующим образом.Алмазный инструмент устанавливают на шпинделе шлифовально-полировального станка таким образом, чтобы центр рабочей зоны инструмента проходил через центр обрабатываемого изделия.Инструменту и изделию сообщают вращательное движение с определенными скоростями, подводят инструмент к иэделию и, установив рабочее давление, осуществляют обработку. В зону контакта инструмента и изделия подают смазочно-охлаждающую жидкость.Инструмент испытывают на операциигрубой шпифовки наружной поверхности сферы экрана кинескопа б 1 ЛЕЗЦ с применением станка Б 21 О 5 И (работа по методу жестких осей), наружный диаметр шпифовального инструмента 320 мм, ширина алмазосодержащего3 1151 участка Н = 10 мм (высота = 10 мм), скорость вращения инструмента 1400 об/мин, скорость вращения изделия 100 об/мин, рабочее давление Р = 90-110 кг.Алмазоносный кольцевой участок составлен из элементов, серийно выпускаемых промышленностью.В таблице приведены экспериментальные данные по стойкости алмаз ных инструментов, линейному съему, величине шероховатости обработанной поверхности в зависимости от вида и соотношения геометрических размеров алмазного инструмента. 15Испытания каждого иэ видов инструментов и каждого из соотношений параметров Н/Ь проводят не менее чем на трех инструментах.Из таблицы видно, что применяя 20 обычный алмаэный инструмент, получаем поверхность с шероховатостью, определяемой зернистостью используемого алмаза. На обработанной поверхности имеются царапины и выкол ки, полученные за счет разрушения краев алмаэоносного кольца. Эта же причина уменьшает стойкость инструмента.В инструменте, где алмазоносное кольцо окружено слоями иэ латуни, по составу близкой к материалу связки МВ, получаем поверхность без сколов и выколок с шероховатостью, определенной зернистостью примененного алмаза. Латунь имеет невысокую35 твердость и при шлифовании легко сошлифовывается, не оказывая допол" нительного действия на обрабатываемую поверхность.Использование алмазного инстру 40 мента с чередующимися элементами разной зернистости повышает производительность процесса обработки (съема), улучшает шероховатость поверхности, но при этом недостаточна45 стойкость инструмента из-за краевого разрушения.,Одновременно на поверхности имеют место царапины и сколы.Испытания инструмента, где алмазо 50 носное кольцо окружено слоями из стали, показали отрицательные результаты, так как сталь в силу своей монолитности и высокой твердости не со-.,ифовывается под действием си тре 55 ния при рабочем давлении. Увеличение 443 4же давления приводит к разрушению иэделия.Из таблицы видно, что применяя инструмент, алмазоносное кольцо которого окружено слоями из чугуна, получают хорошую производительность, высокую стойкость инструмента и калибрующий эффект. Полученная поверхность без дефектов такого же класса, как и при применении инструмента со смешанной зернистостью. Это объясняется тем, что структура чугуна характеризуется наличием в ней графитовых включений. Графит обладает низкими механическими свойствами и графитовые включения можно считать за пустоты, трещины. В процессе обработ. ки диэлектриков в результате трения происходит разрушение поверхности чугуна цо концам графитовых включений; На поверхности чугуна обнажается каркас, свойства которого также, как твердость, сопротивление износу, определяются свойствами металлической основы и близки к свойствам стали.Обнажившийся на поверхности чугуна каркас скалывает вершины микрорельефа, образовавшегося в результате резания алмазными зернами рабочего участка, что способствует сокращению времени обработки и улучшению качества обработанной поверхности.Ширица калибрующих чугунньм слоев влияет на работу алмазного инструмента. При Н/Ь ( 2 для ведения процесса шлифования необходимо давление выше рабочего, что приводит к разрушению изделия. При Н/Ь ) 5 из-за отнооительно малой ширины калибрующих слоев происходит их частичное разрушение, что приводит к появлению на обрабатываеь 1 ой поверхности дефектов.Таким образом, оптимальным решением является использование алмазного шпифовальника с калибрующими слоя" ми, выполненными из чугуна при соотношении ширины рабочего слоя к ширине калибрующего 5 - 2. Применение предлагаемого инструмента позволяет получить поверхность по чистоте на класс выше, чем при использовании других инструментов одной зернистости. Одновременно стойкость инструмента увеличивается в три раза,1151443 1 Оероховатость обработанной поПримечание ОтношеЛинейный Износ инХарактеристикаинструмента струментапосле обработки1000 экразмеровН/Ь съем,мм/мин верхности К а,мкм ранов,ммНа обработанной поверхности отдельные царапины,выколки Алмазоносное кольцо,зернистость алмазов83/60, концентрация1003, связка МВ(аналог - ГОСТ 1700671)Алмазоносное кольцо,составленное из чередующихся элементов:ф Лс зернистостью алмазов 83/60, концентрации 1003 и с зернистостью алмазов40/28, концентрацией 503 (калибрующих)юсвязка МВГ 23Алмаэоносное кольцо,зернистость алмазов83/60, конц.100 Х,связка МВ, окруженное калибровочньвчислоями из латуни посвойствам, близким кматериалу связки 1ТО же, что и в п.3,калибрунщие слои изстали 2,48 8,1 0,24 То же 6,3 0,30 Поверхность беэ дефектов 6,5 2,45 0,23 Незначительный съем впервый моментвремени. Далее обработкане идет 1-", 6 5. То же, что и в п. 3, калибрующие слои иэ чугуна 1,14 Поверхность без дефектов 0,43 2,0 1,13 То же 2,1 0,44 1,13 -" -2,1 0,44 0,45 1,13 -"2,2 1, 14 На обработанной поверхности отдельные царапины 2,2 0,48 ВНИИПИ Заказ, 2228/12 Тираж 769 Подписное филиал ППЛ "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4