Абразивный инструмент

 

Изобретение относится к области инструментального производства, в частности к изготовлению алмазных отрезных кругов. Цель изобретения - повьпцение качества обрабатываемой поверхности, работоспособности круга и улучшение его эксплуатационных ха-. рактеристик за счет обеспечения самозатачивания режущей кромки. Абразивньй инструмент содержит корпус 1 с режущей кромкой из алмазного порошка 2 и связки, выполненной в виде последовательно чередующихся слоев повышенной 3 и нормальной А твердости , причем толщина стгоя повышенной твердости составляет (0,05-0,6)d, суммарная толщина двух соседних слоев нормальной и повьшенной твердости составляет (0,1-0,7)d, а общая толщина режущей кромки составляет

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 В 24 D 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3851008/25-08 (22) 20.11.84 (46) 15.01.87. Бюл. Я 2 (72) Э.Ф.Бенуа, В.П.Запорожский, В.Л.Приходько, А.Н.Бурмистров и Н.И.Толкачев (53) 621.922.079(088.8) (56) Патент США и 3620027, кл. 51-206, 1972. (54) АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ (57) Изобретение относится к области инструментального производства, в частности к изготовлению алмазных отрезных кругов. Цель изобретения— повышение качества обрабатываемой поверхности, работоспособности круга и улучшение его эксплуатационных ха-. рактеристик за счет обеспечения самозатачивания режущей кромки. Абразивный инструмент содержит корпус

1 с режущей кромкой из алмазного по„„SU„„1283071 А1 рошка 2 и связки, выполненной в виде последовательно чередующихся слоев повьппенной 3 и нормальной 4 твердос ти, причем толщина слоя повышенной твердости составляет (0,05-0,6)й, суммарная толщина двух соседних слоев нормальной и повьппенной твердости составляет (0,1-0,7)й, а общая толщина режущей кромки составляет (2-5)d. При этом слой повышенной твердости содержит наполнитель 5, твердость которого в 2-6 раз превышает твердость материала связки, с размером зерен (0 1-10).10 м в количестве 0,2-2,3 об.X. Такое выполнение инструмента позволяет повысить качество обрабатываемой поверхности и работоспособность круга за счет улучшения самозатачиваемости режущей кромки и ее демпфирующих свойств.

1 з.п. ф-лы. 1 ил. 1 табл.

1 128307

Изобретение относится к инструментальному производству, в частности к изготовлению алмазных отрезных кругов с внутренней или наружной режущей кромкой. 5

Целью изобретения является повышение качества обрабатываемой поверхности и улучшение эксплуатационных характеристик инструмента за счет обеспечения самозатачивания режущей кромки.

На чертеже показан отрезной круг, разрез.

В абразивном инструменте, содержащем корпус 1 с режущей кромкой из ал- 15 мазного порошка 2, распределенного в связке, последняя выполнена в виде последовательно чередующихся слоев повышенной 3 и нормальной 4 твердости, причем толщина слоя .с более высокой твердостью составляет (О 05-0 6)d суммарная толщина двух соседних слоев составляет (0,1-0,7)d, а общая толщина режущей кромки составляет (2-5)d, где с1 — зернистость алмазно25 го порошка.

Повышение твердости одного из слоев достигается введением в связку порошка наполнителя 5, твердость ко- 30 торого в 2-6 раз выше твердостй материала связки, с размером зерен (О, 1-10) 10 м в количестве 0,2

-6

2,3 об.7.. изготовление режущего слоя иэ чередующихся слоев различной твердос.ти приводит к тому, что режущий слой становится упругим и способен демпфировать под действием сил резания.

Таким образом, деформация режущего слоя уменьшают мгновенные экстре- мальные контактные усилия в зоне действия единичного алмазного зерна на обрабатываемый материал, вследствие чего уменьшается глубина струк- 45 турно-дефектных слоев на обрабатываемой поверхности.

Как известно, образованию элемен.тарной стружки в процессе механичекой обработки предшествует стадия предразрушения, характеризующаяся возникновением микротрещин в объеме материала. Образование частиц абразивного износа твердых хрупких материалов происходит тем интенсивнее, чем больше соотношение между нормальной и тангенциальной составляющими сил резания. Способность режущего слоя круг деформироваться в радиаль1 2 ном направлении приводит к интенсификации абразивного воздействия на обрабатываемый материал в нормальном направлении ввиду того, что многочисленные элементарные акты контактного взаимодействия единичных алмазных зерен с обрабатываемым материалом вызывает периодические высокочастотные деформации режущего слоя, которые релаксируются благодаря упругости режущего слоя. Колебания режущего слоя в радиальном направлении способствуют образованию и распространению сети микротрещин перед фронтом обработки, что значительно снижает тангенциальные нагрузки на единичные алмазные зерна, за счет которых частицы абразивного износа отрываются от обрабатываемого материала. Чеоедование слоев различной твердости способствует самозатачиванию режущего слоя, так как интенсивный износ более мягких слоев обеспечивает вскрытие новых алмазных зерен вместо разрушенных.

Выбор количественных параметров алмазного круга имеет следующие обоснования.

Толщина слоя повышенной твердости менее 0,05d приводит к тому, что алмазные зерна плохо удерживаются в режущем слое, а увеличение толщины этого слоя более 0,6d не обеспечивает самозатачивания, так как разрушенные и затупленные алмазные зерна прочно им удерживаются, причем истирание этого слоя об обрабатываемый материал происходит медленно.

Суммарная толщина соседних двух слоев нормальной и повьппенной твердости не должна быть меньше 0,1d так как в противном случае ухудшаются демпфирующие свойства режущего слоя. При увеличении суммарной толщины двух соседних слоев повышенной и нормальной прочности более 0,7d происходит интенсивный износ режущего слоя ввиду того, что в процессе самоэатачивания при вскрытии новой группы алмазных зерен удаляется слишком большая часть режущего слоя.

При общей толщине режущего слоя менее 2h происходит быстрый его износ, а увеличение общей толщины режущего слоя более 5d приводит к повьппенному расходу разрезаемого материала за счет увеличения ширины пропила.

3 128307

Если материал порошка тверже материала связки меньше чем в два раза, то износостойкость слоя повышенной твердости увеличивается незначительно. При твердости материала порошка, превышающей твердость материала связки больше чем в шесть раэ, режущий слой плохо поддается принудительной правке абразивным бруском. бьерна порошка размером меньше 10 м не эа- !О держиваются слоем алмазноro порошка и довольно равномерно насыщают весь режущий слой, что приводит к потере им демпфирующих свойств. При размере

-б зерен порошка больше 10 м они вы- !5 ступают из связки на значительную высоту, контактируют с обрабатываемым материалом, что приводит к увеличению сил резания и повышению температуры в зоне обработки. 20

Пример. Алмазные круги с внутренней режущей кромкой были изготовлены методом гальваностегии, причем в электролит дополнительно вводили порошкообразный сапфир, гер- 25 .маний или арсенид галлия с размером зерна 10 -10 .м в концентрации 1,25,4 об. . Такмя концентрация порошка в электролите обеспечивала получение .f концентрации порошка в связке режу- 30 щего слоя 0,2-2,3 об. . При формировании режущего слоя использовали алмазный порошок зернистости 50/40, 63/50 и 100/80 мкм. Общая толщина режущего слоя круга варьировалась от 35

1,5 ° 10 + до 2,5i 10 и. Круги с наружным диаметром 4,22 10 м и внутренним диаметром 1,52 10 использовались для резки слитков кремния ориентации (100) диаметром 7,6 10 м иа пласти- 40 ны толщиной 5.10 м. Стойкость кругов

1 4 оценивали по суммарной площади одной стороны всех отрезанных пластин. Глубину нарушенных слоев определяли по стандартной методике послойного стравливания. Результаты измерений сведены в таблицу 1.

Результаты промьппленных испытаний свидетельствуют о повышении стойкости предлагаемых кругов по сравнению с кругами, изготовленными на однородной связке, при одинаковой зернистости алмазного порошка в 1;5-1,6 раза, причем глубина нарушенных слоев при использовании предлагаемых кругов примерно на 30Х ниже.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Абразивный инструмент, содержащий корпус с режущей кромкой иэ ал- . мазного порошка, распределенного в связке, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обра батываемой поверхности и улучшения эксплуатационных характеристик инструмента, связка выполнена в,виде последовательно чередующихся слоев различной твердости, причем толщина слоев более высокой твердости составляет (0,05-0,6)d, суммарная толщина двух соседних слоев составляет (0,1-0,7)d, а общая толщина режущей кромки составляет (2-5)й, где йзернистость алмазного порошка.

2. Инструмент по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в слой боГ лее высокой твердости введен наполни-. тель, твердость которого в 2-6 раз больше твердости материала связки, с размером зерен (О, 1-10) 10 ем в количестве 0,2-2,3 об. .

1 х Ехх

Э J3J а

y ° а о ас, о " х фохфх х х и

43

С Ю

Ю

Ю х

С4 ф Ю

1- Ю х

Ю

4"С

« О л гъ

f «

v о

3С Ф сХ I

О Р

1- а

3.3 Х

1

1

I й

С \

СС3 ф

О. О

1 о э х х х о r.

И "1 с 3 С4

С4 Ю

1 х х

Ц

О « х е ф х ж

1 о

Ю с 4 с .Ф с

f» ф

X y

43 Х

I3J

v с! JJI

Р м х х

&ч аж сс

Ю Ю Ю

Ю

С3

С4

В м х

z o

v о о

Э X ф Й

g Н о о, с «с !

О Ю

Ю Ю

1 а ъ с3 с3

СЧ

1 A

N С 4

Х 1 1 I

paç v

3I Э Х х

o,v ох хох (CV 43 Х & фэо

u*zиа

Ю Ю Ю л с со

3 С3 о

5 оz

Х 3. фхи э о х g с е

СС3

С 3 О

«3 I х х а

Э JIJ

СЪ х а *

Э 5 Е

Е о

О\ ф ф

Рч х а

Ю Ю х о

v В о т

Ю Ю

I и ю

CV ! !

4С В

3- О

v c ° хоф ххх

О ф с(01 Z O.33

v о с!

С3

Э

1« — т

1 а ф х х

\ о

Э ц х

J3J С3 В4

3» Х °

Ф со и о

1283071

Гс с 4

1 со I сс3