Способ изготовления абразивного инструмента

(51) 5 В Ис обретения - повыш ти обработки и улу аботы инструмента изготовления инст том, что масса для инструмента, с ганическое связую ие проишение ст ся к производству нструмента, пред ишной обработки , корунда и других ихся в оптико-ме ительной и других Цель из водительнос бильности рСпособ ключается в разивного абразив. ор ение относи азивного и го для фин ики, кварца применяющ приборостромышленнос Изобрет алмазно-абр назначенно стекла, керам материалов, ханической, областях,про румента за- алмазно-абодержащая щее и металГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изОБРетениям и ОткРытиямПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к производствуалмазно-абразивного инструмента, предназначенного для финишной обработки стекла, керамики, кварца, корунда и другихматериалов, применяющихся в оптико-механической, приборостроительной и другихобластях промышленности, Цель изобретения - повышение производительности обработки и улучшение стабильности работыинструмента за счет коррозии металла в алмазоносном слое. Для изготовления инструмента берут массу, содержащуюорганическое связующее и металлическийнаполнитель, включающий металл с отрицательным и металл с положительным нормальными электрохимическимипотенциалами, образующие гальваниче 2ские пары, при следующем соотношении компонентов, мас.,: органическое связующее 1 - 15, металл с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом 50 - 70, металл с положительным нормальным электрохимическим потенциалом 20- 40, абразив 0,5-12. Из компонентов изготавливают образцы отдельно из органического связующего и металлов наполнителя, испытывают их на истирание при трении об обрабатываемый материал и на коррозионную стойкость металла с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом, определяют величины износа образцов за счет трения и коррозии и осуществляют дозирование компонентов согласно соотношениям М 1:Мз = Л 51; Л Яз; М 2:Мз = Ь Я 2+ ЬЯ 2, где М 1, М 2, Мз - навески для образцов связующего, металлов с отрицательным и положительным электрохимическими потенциалами соответственно: Ь 31,Ь 52, Л Зз - износ за счет трения образцов связующего, металлов с отрицательным и положительным электрохимическими потенциалами соответственно; Л 32" - износ за счет коррозии образца металла с отрицательным электрохимическим потенциалом. Затем компоненты массы смешивают и формируют инструмент с последующей термообработкой. 2 табл.М 1 ЬЯ 1, Мз ЪГз30 М 2 Ь)2 + Ь 2Ж Мз з лический кэполкитель, содержащий металл с отрицательным и металл с положительным нормальными электрохимическими потенциалами, образующие гальванические пары, содержит компоненты при следующем 5 соотношении, мас. фАбразив 0,5 - 12Металл с отрицательнымнормальным электротехническим потенциалом 50 - 70 10 Металл с положительнымнормальным электротехническим потенциалом 20-40 Органическое связующее 1 - 15 Компоненты массы дозируют и смеши вают. Для дозирования компонентов предварительно изготавливают образцы из органического связующего и металлов наполнителя, испытывают их на истирание при трении об обрабатываемый материал и 20 на коррозионную стойкость металла с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом, определяют величины износа образцов за счет трения и коррозии, и дозирование компонентов осуществляют 25 согласно соотношениям: где М 1, М 2, Мз - навески образцов связующего и металлов с отрицательным и положительным электрохимическими потенциалами соответственно, г;Ь Я 2 - износ за счет коррозии образца из металла с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом;М 1, Ь Я 2, Юз - износ за счет трения образцов связующего и металлов с отрицательным и положительным электрохимическими потенциалами, мг/мин.Масса сдержит в качестве металла с отрицательным нормальным эпектрохимическим потенциалом магний ипи алюминий, а в качестве металла с положительным электрохимическим потенциалом - медь.Дозированные таким образом компоненты смешивают и из смеси формуют инструмент с последующей термообработкой,При обработке неметалпических материалов, например стекла, инструментом из предложенной абразивной массы в качест ве СОЖ используются вода и различные водные растворы, Таким образом, на рабочей поверхности инструмента присутствует вода, при диссоциации которой образуются ионы Н+, ОН, а также НСОз (эа счет растворения в воде двуокиси углерода); Получается гальванический элемент, в котором отрицательным электродом служит металл с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом, а положительным - металл с положительным нормальным элекТрохимическим потенциалом. Ввиду того, что элемент замкнут, он работает непрерывно; отрицательный электрод отдает свои ионы раствору, а избыточные электроны переходят к положительному электроду, у поверхности которого они разряжают ионы водорода,Таким образом, металл с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом подвергается коррозии. Скорость электрохимических реакций (коррозии) пропорциональна плотности тока, т.е, ЭДС гальванической пары, а последняя определяется разностью абсолютных электрохимическихпотенциалов металлов пэры. Таким образом, для получения максимальной скорости коррозии рабочей поверхности инструмекта в абразивной массе следует использовать металлы, стоящие в ряду напряжений (ряду Бекетова) слева и справа от водорода и максимально удаленные один от другого.Из ряда напряжений следует, что любые мегаллы, выбранные слева от водорода и справа от кего, образуют гальваническую пару и металл с отрицательным нормальным зпектрохимическим потенциалом подвергаются коррозии. Насколько быстро будет металл корродировать и как будут соотноситься между собой механический износ металла при трении об обрабатываемую поверхность и износ металла за счет коррозии, зависит от количественного их содержания в массе и соотношения,Выбор металлов и соблюдение соотношения между компонентами в массе для изготовления абразивного инструмента в соответствии с величинами износа компонентов с учетом коррозии обеспечивает самозатачивание инструмента в процессе обработки, позволяет осуществлять съем материала с обрабатываемой поверхности с высокой производительностью и стабильностью, Стабильность работы устраняет необходимость правки инструмента (вскрытие "засаленного" слоя), за счет чего износостойкость инструмента также возрастает,П р и м е р 1, Готовят инструмент для тонкого шлифования стекла, В качестве абразива используют элмазы АСН зернистостью 14/10, в качестве напопнителя магний и медь, в качестве связующего пупьвербакепит, 1604589= 0,19з медь 10- 2,02 т.е, беэабрэзивную массу составляют из навесок меди (30,1, пульвербакелитэ (5,71 о/,)и мэгния (64,26 О), смешивают с элмазами иперемешивают в барабане, установленном вмагнитном поле, с помощью ферромагнитныхи немэгнитных тел.Алмазный инструмент готовят в виде таблеток ф 10 х 5 мм, которые наклеивают наплэншайбу ф 60 мм в количестве 12 штук.Инструмент испытывают при шлифованииплоских поверхностей оптических деталейф 36 мм из стекла К 8 нэ станке 2 ШПМпри следующих режимах; частота вращенияинструмента 200 об/мин, усилие прижима 120Н, длина штриха - 25 мм, несимметрия штриха2 мм, смещение штриха 10 мм, время шлифования 1 мин.Результаты испытаний представлены втабл. 1,П р и м е р 2. Готовят инструмент длятонкого шлифования стекла. В качестве эбразива используют алмазы ЛСН зернистостью 20/14, э ч качестве нэполнителяалюминий и медь, в качестве свяэующего -пульвербэкелит. Массу для алмазного инструмента приготавливэют по примеру 1. Изготавливают образцы иэ пульвербэкелитэ,алюминия и меди, испытывают их нэ истирание и коррозионную стойкость. Определяют величины износа: М 1 ЬЯ Мз Жз к2 М 2 М 2+ обр где М 1 - навес из связующего брээцэльнь М 2 ндвескд цательным нор ским потенциэл из металла с отри- электрохимичеМассу для алмазного инструмента приготавливают следующим образом. Изготавливают образцы ф 42 мм из пульвербакелита,магния и меди и испытывают их на истирание при трении о поверхность стекла марки К 8 (образец ф 60 мм), обработанную инструментом с зернистостью алмазов 14/10, Испытания нэ истирание проводят на станке 2 ШП - 200 М при частоте вращения образца стекла К 8 200 об/мин, усилии прижима 70 Н. Образец из магния испытывают на коррозионную стойкость при помещении.в емкость, заполненную применяемой для обработки стекла СОЖ (водный раствор глицерина) с помещенным в нее медным образцом (электродом).Определяют величины износа: ЬЯ 1 (пульвербакелит) = 1,2 мг/мин; Ь 32 (магний) =13 мг/мин; ЬЯэ(медь)=6,3 мг/мин; Ь 32 = 0,45 мг/мин.Доэирование компонентов осуществля-. ют согласно соотношениям: М 1 ПБ 1,2 О 1,з медь КЗМ 2 магнийз медь Ь 1 (пульвербакелит) = 1,2 мг/мин;Ь 82 (алюминий) = 12,7 мг/мин; Ь Зз (медь)= 6,3 мг/мин; Ь 32" . 0,03 мг/мин.Дозирование компонентов осуществля 5 ют согласно соотношениям: т.е, безабрэзивную массу составляют изнавесок меди = (31,26), пульвербакелита = 15 (5,9 О 6) и алюминия = (62,9).Алмазный инструмент готовят и испытывают по примеру 1, Результаты испытаний приведены в табл, 2,Приготовление массы согласно предло женному способу позволяет для каждогоконкретного случая обработки обеспечить наиболее эффективную работоспособность инструмента эа счет оптимального соотношения компонентов массы. Формула изобретения Способ изготовления абразивного инструмента, при котором дозируют компонен ты массы, включающей органическоесвязующее, абразив, металл с положительным нормальным электрохимическим потенциалом - медь и металл с отрицательным нормальным электрохимическим потенциэ лом, смешивают их и формуют инструмент споследующей термообработкой, о т л и ч э кщ и й с я тем, что, с целью улучшения стабильности работы инструмента и производительности обработки доэирования, готовят 40 образцы отдельно из связующего и металлов, определяют величину износэ образцов при их истирании об обрабатываемый материал и дополнительно величину коррозии образца иэ метала с отрицательным нор мальным электрохимическим потенциаломи дозируют компоненты согласно соотноше- ниям1604589 0,5 - 12,0 10 50-70 20-40 , 1 - 15 20 Таблица 1 Показатели работоспособности инструмента Абразивная масса, мас,% Органи.ческоесвязующее Наполнитель Параметр стабильности работы Производительность обработки,мкм/мин Состав магний Абразив Характеристика медь 42 8,1 0,2 40 17,8 Инструмент засаливается 0,46 9,6 9,5 . 9,7 8,0 0,92 0,90 0,96 0,96 15810,5 0,5 81215 34,5203012,5 50 64 57 72 2 3 4 5 Инструмент разрушается 6 7 0,91 0,82 9,6 9,4 20 40 70 50Отношение производительности съема материала при обработке 10-й детали к производительности съема материала 1 - й детали,Мз - навеска образца из металла с положительным нормальным электрохимическим потенциалом, г;М 1 - износ за счет трения образца из связующего, мг/мин;ЖЬ - износ за счет трения образца из металла с отрицательнымнормальным электрохимическим потенциалом, мг/мин;Ь Зз - износ за счет трения образца из металла с положительным нормальным электрохимическим потенциалом, мг/мин; .Ь Зг" - износ за счет коррозии образца из меалла с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом, мг/мин,при этом в качестве металла с отрицательным нормальным электрохимическим потенциалом выбирают металл из группы: магний, алюминий при следующем соотно шении компонентов массы, масс.: АбразивМеталл с отрицательнымнормальным электрохимическим потенциаломМеталл с положительнымнормальным электрохимическим потенциаломОрганическое связующее1604589 10 Таблица 2 Показатели работоспособности инст мента Абразивная масса, мас. Наполнитель Состав Характеристика Абразив алюминиймедь 17,7 38 0,3 17,1 0,53 Инструмент эасаливается Инструмент разрушается Составитель В.ВоробьевТехред М.Моргентал Корректор О,Кравцова Редактор А,Козориэ Заказ 3421 Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Органическоесвязующее 15 7 1 0,05 5 5 5,7 50 64 55 72,5 70 50 61,0 34,5 20 32 12 20 40 30,3 0,5 91215 Производительность обработки,мкм/мин 19,920,420,817,4 20,4 19,9 21,0 Параметр стабильности работы 0,94 0,96 0,98 0,83 0,97 0,941(0.999) Работоспособность инструмента не изменяетсявов мени