Абразивный материал

 

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, используемого преимущественно для глубинного шлифования инструментальных сталей с целью повышения размерной стойкости и кромкостойкости. Абразивный материал для изготовления шлифовального инструмента включает зерна кубического нитрида бора марки КР (кубонит), зерна плавленного корунда

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 24 D 3 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4199905/31-08 (22) 25.02.87 (46) 07.03.89. Бюл. № 9 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В. Г. Савинская, А. М. Сарайкин и А. А. Адамовский (53) 621.922.097 (088.8) (56) Патент Японии № 55-20826, кл. В 24 D 3/28. (54) АБРАЗИВНЫЙ МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, используемого преимущественно для глубинного шлифования инструментальных сталей с цеИзобретение относится к изготовлению абразивного инструмента, предназначенного преимущественно для глубинного шлифования инструментальных сталей.

Целью изобретения является увеличение размерной стойкости, кромкостойкости, снижение явлений «засаливания» и адгезий абразивного инструмента при глубинном шлифовании инструментальных сталей путем подбора химических инертных абразивных материалов с достаточной режущей способностью и износостойкостью.

Абразивная масса для изготовления шлифовального инструмента содержит зерна кубического нитрида бора марки КР (кубонит), зерна плавленного корунда (44А монокорунда) с зернистостью, равной 130—

160% от зернистости основной фракции кубонита, и зерна спеченного корунда марки

ЦМ-332 с зернистостью, равной 20 — 30% от зернистости основной фракции, при сле,дующем соотношении компонентов, об.%:

Плавленный корунд 32 — 56

Кубический нитрид бора 25,0 — 50,0

Спеченный корунд Остальное

„.80„„1463459 А1 лью повышения размерной стойкости и кромкостойкости. Абразивный материал для изготовления шлифовального инструмента включает зерна кубического нитрида бора марки

КР (кубонит), зерна плавленного корунда (44А — монокорунд) с зернистостью, равной 130 — 160% от зернистости основной фракции кубонита, и зерна спеченного корунда (ЦМ-332) с зернистостью, равной

20 — 30% от зернистости основной фракции, при следующем соотношении компонентов, об. %: плавленный корунд (44А) 32,0—

56,0; кубический нитрид бора (КР) 25,0—

50,0; спеченный корунд (UM-332) остальное.

1 табл.

Глубинное шлифование характеризуется малыми (в десятки раз меньше) толщинами среза по сравнению с обычным многопроходным шлифованием. В то же время длина дуги контакта инструмента с заготовкой н время контакта зерна с металлом увеличиваются в десятки раз по отношению к обычным методам шлифования.

Расчет сил, действующих на одно зерно при глубинном шлифовании, показывает, что сила резания на 20 — 30% меньше. Учитывая перечисленные особенности глубинного шлифования, можно сформулировать основные требования к абразивному материалу при этих условиях работы: необходима высокая режущая способность при небольших усилиях резания, действующих на зерно, достаточная химическая инертность, так как зерно находится с металлом в контакте более длительное время, н достаточная износостойкость.

Исходя из этих требований формируется композиция абразивного материала для глубинного шлифования инструментальных и, в первую очередь, быстрорежущих

1463459 сталей. Высокой режущей способностью при малых усилиях резания обладает зерно монокорунда.

Вторым компонентом с высокими режущими свойствами выбрано зерно кубического нитрида бора марки КР (кубонита), которое имеет строение монокристалла.

Высокая твердость и низкий коэффициент трения кубонита по быстрорежущим сталям позволяет в значительнои мере снизить адгезионные процессы в зоне резания, теплонапряженность шлифования. Это особенно важно при глубинном шлифовании, где время контакта зерна с металлом увеличивается на порядок по сравнению с многопроходным методом. Поэтому применение зерен кубонита марки КР позволяет осущест влять высокопроизводительную и качествен ную обработку без фазовых и структурных ( изменений в поверхностном слое. Кроме то, го, износостойкость КНБ при обработке, быстрорежущих и других инструментальных сталей превосходит износостойкость алмаза, в 5 — 10 раз, а электрокорунда в 100—

200 раз. Таким образом„композиция пред; лагаемых абразивных материалов из моно, : корунда и кубонита в составе шлифоваль, ного круга обеспечивает высокую его режущую способность, размерную стойкость, крупные зерна создают на обрабатываемой поверхности локальные выросты и при этом разрушаются, затем вступают в работу зерна основной фракции, а для увеличения кромкостойкости предложено ввести в композицию зерно спеченного корунда, зернистость которого составляет 20 — 30% от зернистости основной фракции кубонита. Зерно спеченного корунда имеет пределы прочности на сжатие и изгиб в 2 — 5 раз выше, чем зерна электрокорунда плавленного, поэтому в композиции берет на себя функции по поддержанию размерной стойкости и кромкостойкости. Уменьшение или увеличение количества зерен спеченного корунда, приводит к значительным изменениям стойкости и кромкостойкости.

В целом оптимальные условия работы инструмента обеспечиваются новой совокупностью взаимосвязанных предлагаемых компонентов абразивного материала. Соотношения содержания компонентов и их зернистости является оптимальным, так как при уве10

45 личении зернистости основной фракции (кубонита) расход ее увеличивается без увеличения эксплуатационных характеристик инструмента. 50

Нагрузки при резании в предлагаемой композиции зерен распределяются следующим образом. Вначале в работу включаются крупные зерна монокорунда, которые создают на обрабатываемой поверхности локальные вырывы, что снижает прочность поверхностного слоя, облегчаются условия дальнейшей обработки, при этом крупные зерна разрушаются и вступают в работу зерна основной фракции кубонита, износостойкость которых достаточно высокая. Затем по мере измельчения этих зерен в работу включаются зерна дополнительной мелкой фракции спеченного корунда.

Установленное количественное - содержание компонентов также является оптимальным, так как увеличение или снижение содержания основной фракции кубоиита (и связанного с ним содержания монокорунда) экономически нецелесообразно — увеличение не приводит к повышению эксплуатационных характеристик, а снижение приводит к тому, что нарушается механизм включения в работу попеременно зерен монокорунда, разрушающихся хрупко и все время обновляющих новые грани, и зерен кубонита, обладающих достаточной износостойкостью и возможностью поддержания размерной стойкости инструмента. Увеличение или снижение содержания спеченного корунда также приводит к нарушению баланса распределения нагрузок в зоне резания между хрупкоразрушающимися зернами и износостойкими прочными зернами.

Изготовление шлифовальных кругов из абразивной композиции производится по технологии производства эльборового и нструмента на керамической связке.

Изготовлены шлифовальные круги типоразмера 1А1 200X32X10X5.

Пример 1. 100О -ная концентрация кубического нитрида бора.

Компоненты абразивного слоя дозируют в следующем соотношении, об.о,:

Плавленный монокорунд (44А) 16

Кубический нитрид бора (КР) 25

Электрокорунд спеченный (ЦМ-332) 5

Жидкий бакелит 5

Связующее (К27) Остальное

Смешивают, прессуют и спекают по технологии производства инструмента из эльбора на керамической связке.

Пример 2. 50О -ная концентрация КР.

Компоненты абразивного слоя дозируют в следующем соотношении, об.о :

Плавленный монокорунд (44А) 28,5

Кубический нитрид бора 12,5

Электрокорунд спеченный (ЦМ-332) 5

Жидкий бакелит 5

Связующее (К27) Остальное

Смешивают, прессуют и спекают по технологии производства инструмента из эльбора на керамической связке.

Испытания проводят на плоскошлифовальном станке для глубинного шлифования.

Режимы резания: Укр.=30 м/с, V,=0,2—

0,4 м/мин, t=0,5 — 3 мм.

1463459

Формула изобретения

Абразивный материал

Зернистость, мкм ность

125/100

40/32

11,4

56,8

125/100

40/32

11,4

40,7

125/100

40/32

° 160

9,33

3,03

6,5

160

7,8

35,4

На обрабо— таиной по125/100

40/32 верхности слабый прижог, есть налипания на поверхность круга

Базовый объект

ЛВК 125/100 СМ1 К27 100 125/100 7,25

32,9

Обрабатываемый материал — сталь, Р6М5 (HR,=62 — 66) . Замеры съема металла и износа круга производят микрометром с ценой деления 0,001 мм.

Результаты испытаний сведены в-таблицу.

Наряду с предлагаемым составом абразивного материала изготовления и испытаны шлифовальные круги, состав которых отличается только маркой КНБ (были взягы зерна марки ЛД). Производительность работы при использовании шлифкругов из эльбора марки ЛД примерно такая же как и предлагаемыми, но на обрабатываемой поверхности наблюдаются пятна прижога. Кубонит марки КР для шлифования быстрорежущих сталей является наиболее приемлемым по производительности и качеству обработанной поверхности. Производительность обработки шлифкругами из КНБ выше в 4 — 5 раз производительности, достигаемой при шлифовании корундовыми кругами. При использовании предлагаемой композиции абразивного материала производительность увеличивается до 10 — 15 раз.

Применение предлагаемого абразивного маКР 125/100 СМ1 К 27 150

44А 17

КР 65Х

ЦМ-332 остальное

2. КР125/100 СМ1 К27 100

44А 32

КР 50

ЦМ-332 остальное

KP125/100 СМ1 К27 50

44А 56

КР 25Х

ЦМ-332 остальное

44А16 НС1 1 1 К

JIg 125/100 СМ1 К27 100Х

44А 32

44А 32

ЛД 50Х

ЦМ-332 остальное териала позволяет повысить режущую способность инструмента, его размерную стойкость и кромкостойкость, снизить теплонапряженность процесса резания (устранить прижоги) .

Абразивный материал для изготовления шлифовального инструмента на керамической связке, содержащий зерна кубического нитрида бора и зерна плавленного корунда с зернистостью, равной 130 — 160Я от зернистой основной фракции зерен кубического нитрида бора, отличающийся тем, что, с целью увеличения размерной стойкости и кромкостойкости инструмента, он дополнительно содержит зерна спеченного корунда с зернистостью, равной 20 — ЗОЯ от зернистости основной фракции, при следующем соотношении компонентов, об. Я:

Зерна плавленного корунда 32,0 — 56,0

Зерна кубического нитрида бора 25,0 — 50,0

Зерна спеченного корунда Остальное

Режущая Коэффициент Наличие способ- шлифования прижога