Способ изготовления алмазного инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЩИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19 111 4 В 24 0 18/ОО ЕТ СССРОТКРЫТИЙ ЕТЕН ВИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОР СССР80,ЗНОГО Изобретенн носится згот алмазного икой связке,онкого шлифоа методом пр состоит в п струмента на оргреднаэначенного ания опттира. Целвышении ско стекл ь изобреачества ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАНИЕ И(54) Я 10 СОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАИНСТРУМЕНТА обработки оптических деталей, воэможности при этом испольэовать в инструменте более широкий диапазон зернистости апмазного микропорошка, а также применять при обработке смазоч но-охлаждающие жидкости на основе воды с малыми добавками поверхностно- активных веществ. Инструмент изготавливают из массы, содержащей порошковые фенолформальдегидные связующие, алмазный микропорошок и металлический наполнитель в виде алюминия. Массу укладывают в форму в свободном насыпном состоянии и спекают, нагревая ее от комнатной температурыфдо 180-200 С со скоростью не более 5 град/мин. 1 з.п, ф"лы, 3 табл.Изобретение относится к изготовлению алмазного инструмента на органической связке, предназначенного для тонкой шлифовки оптического стекла.Цель изобретения - улучшение качества обработки оптического стекла при тонком шлифовании инструментом на органической связке, использование при этом в инструменте более широко- О го диапазона зернистостей алмазного микропорошка, 1 ополнительно целью является обеспечение возможности работы инструмента со смазочноохлаждающимн жидкостями, содержащими 5 пониженное количество ПАВ.Способ осуществляют следующим образом.Массу, содержащую порошковую фенолформальдегидную смолу и алмаз, свободно насыпают в форму и подвергают термообработке от комнатной температуОры до 180-200 С со скоростью не более 5 град/мин, Дпя увеличения стойкости получаемого инструмента в массу 25 дополнительно вводят алюминиевый порошок от 0,5 до 25 от объема массы. Инструмент, изготавпиваемый по предлагаемому способу, является высоко- пористым. Содержание пор в инстру менте составляет 48-603. Порообраэование осуществляется за счет того количества газов, которое возникает при полимеризации смолы. Для изготовления инструмента используют алмазный микропорошок зернистостью 20/14, Применение алмаза зернистостью 20/4 не приводит к ухудшению качества обработки при шлифовании. Это объясняется тем, что при 40 спекании массы в свободном нампном состоянии в значительной степени улучшаются условия для адгезионного закрепления алмазных зерен в матрице инструмента. Из анализа экспери ментальных данных следует, что возникновение дефектов при шлифовании (в виде глубоких отдельных царапин, выколок на стекле) прежде всего связано с неустойчивостью положения50 алмазных зерен в зоне контакта инст" румент-стекло.В свою очередь применение более крупной зернистости алмаза в инструменте очень резко отражается на повышении шлифующей способности инструмента,а следовательно, появляется воэможность в несколько раэ снизить в СОЖ содержание ПАВ. Повьппению шлифующей способности способствует также и высокопористая структура инструмента, которая создает благоприятные условия для удержания на поверхности инструмента СОЖ.В массу дпя изготовления инструмента допускается введение алюминиевого порошка от 0,5 до 25 от объема массы, Введение алюминия производится с с целью уменьшения износа инструмента.В силу своей ппастичности и незначи/ тельной твердости алюминий не оказывает влияния на ухудшение качества обработки, в то же время металлические порошки, по твердости превосходящие алюминий (медь, никель, желеэо), такое влияние оказывают. Введее апюмииия в массу в количестве 0,5% от объема массы снижает износ инструмента (по сравнению с инструментом беэ алюминия), более чем в 1,5 раза, и такой инструмент уже может представлять практический интерес. Но алюминия не должно вводиться более 25 от объема массы - это граница, с которой начинается ухудшение качества обработки. Причина ухудшения обработки опять же в нарушении условий адгезионного закрепле" ния алмазных частиц в связке. При спекании массы в свободно насыпном состоянии и содержании при этом в массе алюминия более 252 в сйлу капнллярного эффекта происходит обед,нение жидкой фазы связующего (связующее аковывается множеством алюминиевых частиц) и этим ухудшаются условия для смачивания частиц алмаза. Введение алюминия до 25% от объема массы на производительность инструмента практически не влияет.На образование пористой структуры существенное влияние оказывает скорость нагрева массы при спекании. При скорости нагрева свыше 5 град/мин происходит чрезмерно интенсивное газовыделение, которое образует неоднородную пористость и значительно разупрочняет связку, а это нарушаетстабильность процесса шлифования, повышает износ инструмента и несколько ухудшает качество обработки. При изменении скорости нагрева от 0,5 до 4 град/мин структура инструмента практически не изменяется. Скорость нагрева, равную 2-.,3 град/мин,можно счи39910735 тать оптимальной, Нагрев формы смассой при спекании производят нтермостате и начинают нагрев от комнатной температуры. Это условие должно выполняться, потому что фори,в которых производят спекание массы,массивны и для равномерного разогре-ва требуется постепенное увеличениетемпературы.П р и м е р. Изготавливают инструмент для тонкого шлифования оптического стекла 112 мм и Н = 1 О мм,Состав массы для изготовления инструмента для тонкого шлифования оптического стекла приведен в табл. 1Порошки связующего СФПЛ, алюминия и алмаза смешивают в смесителе (любого типа) до равномерногораспределения компонентов в массе. 20Массу свободно насыпают в форму,изготовленную из металла или фторопласта и представляющую собой плиту (толщиной 16 мм) с отверстиямиф 12 мм под которуи подкладываютплиту-оснбвание.Форму помещают н термостат прикомнатной температуре и производятонагрев до 180-200 С со скоростьюподъема температуры, равной 2-3 30гр ад/мин,После достижения 180-200 С формувынимают иэ термостата и охлаждаютна воздухе, после чего из нее извлекают алмазные элементы,Испытание проводят на станке типа9 ШП на операции тонкого шлифованияобразцов оптического стекла К 8 приследующих режимах: число оборотовшпинделя - 1400 об/мин; удельноедавление на образец - 0,9 кгс/смгсмещение поводка относительно центрашпинделя - 23 мм; СОЖ - вода с добавками полиамина. Процентное содержание полиамина изменяли от 0,025 до0,5 .Результаты испытаний приведены втабл. 2,1Испытания вариантов с СОЖ, в кото рой полиамина содержится 0,4 б показывают, что преимущество по чистоте обработки имеют варианты 1 и 2. Вариант 5 не обеспечивает требуемую чистоту обработки по ТУ, Оптимальный - 55 вариант 3.Проводили испытания оптимального варианта 3 в сравнении с прототипом при изменении составов СОЖ,Розуль. аты испытаний принеле пыв табл, 3,Предлагаемый инструмент может работать с одинаковой производительностью и обеспечивать качество обработанной поверхности стекла, равноес прототипом, при этом можно уменьшить концентрацию полиамина н ГОЖ в10 раз,Предлагаемый способ изготовления инструмента (в отличие от способа- прототипа) позволяет использовать. для целей тонкого шлифования алмазный микропорошок зернистостью 20/14 (вместо 14/10), который значительно менее дефицитен и менее трудоемок при прецвзионной классификации, обеспечивать высокую производительность шлифования при условии использования СОЖ с значительно меньшим (в 10 раз) содержанием поверхностно -активных веществ (например, полиамина) и тем самым снизить токсическое воздействие СОЖ, что в свои очередь откроет возможность расширить область внедрения алмазного шлифования оптического стекла; уменыяить трудоемкость из го товления инструмента за счет устранения операции прессования; производить инструмент вне специализированного предприятия непосредственно на занодах, потребляющих этот инструмент.Формула изобретения 1. Способ изготовления алмазного инструмента, при котором из порошкообразной массы с фенолформальдегидным связующим формообразуют инструмент и термообрабатывают его до темопературы 180-200 С, о т л и ч а ю - щ и й с я тЕм, что, с целью улучшения качества обработки при тонком шлифовании оптического стекла, расширения диапазона зернистости алмазных порошков, формообразование инструмента осуществляют при термообработке со скоростью не более 5 град/мин,причем термообработке подвергают свободно насыпанную массу. 2. Способ по п.1, о т л и ч а юш и й с я тем,что с целью увеличения стойкости инструмента, в массу дополнительно вводят алюминиевый порошок в количестве 0,5 -25,0 от объема массы.1399107 Таблица Варианты Состав массы об,7 ) 1 2 3 4 5 СвязующееСФПЛ 98 97,5 93 73 68 Алюминиевый порошокПА0 5 5 25 30 2 2 2 2 2 Содержание поПоказатели работоспособности Глубина отдел ьных царапин, мкм йероХоватость по Износ Съемстекли амина в СОЖ 7 инструмента верхностиобразцаК мкм ла, мкм поверки.,0,12 80 0,12 50 45 0,12 40 50 0,4 5-6 0,12 30 50 40 0,1 0,1 5-6 30 Прототип Таблиц а 3 Показатели работоспособности Содержание поВариант состава Шероховатость по Глубинаотдельныхцар апин,мкм Износ Съем стекмассы ли амина в СОЖ,7 ла, мкм поверки.,мкм 0,08 22 0,025 25 25 32 0,05 Вариантсоставамассы Алмазныймикропорошок АСМ20/14 верхностиобразцаамкм инструмент аза 30 инструментаза 30 Т аблиц а 21399107 Продолжение табл.3 Содержание по" Вари амтсоставамассы Показ атели работоспособности ероховатость поверхйости ли амина в СОЖ,Е ъем тек образца 0,1 0,2 25 30 6 0,65 Прототи 0 20 2 Составитель Н,БалашоваТехред М. Ходанич едактор А.Реви Корректор О,Кравцо аказ 2628/1 оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. тна Тираж 678 ВИИПИ Государственног по делам изобретений 035, Москва, Ж, РаушИзносинструментаза 30поверхнмкм Подпискомитета СССРоткрытийкая наб д, 4/5 лубинатдельжюхар апик,мкм