Способ обработки кристаллов алмаза и устройство для его осуществления

 

Использование: в области приборостроения , а именно в технологии и оборудовании для обточки кристаллов алмаза при изготовлении бриллиантов. Сущность изобретения: в способе обработки кристаллов алмаза обработку поверхности рундиста производят в направлении, нормально м к октаэдрическим плоскостям (Ш), при этом ультразвуковые колебания возбуждают в направлениях, перпендикулярном и параллельном оси обрабатываемого кристалла, со сменой амплитуды колебаний в процесса обработки. В устройстве для обработки кристаллов алмаза используют дополнительный ультразвуковой преобразователь, а также цилиндрическую опору, в концентраторе выполнен паз для установки дополнительного преобразователя, а прижим выполнен из материала, демпфирующего ультразвуковые колебания. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 28 D 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795924/33 (22) 07.12.89 (46) 30.08.92. Бюл. N. 32 (71) Белорусский политехнический институт (72) М.Г.Киселев, С.С.Савицкий, B.Т.Минченя, B.Ë.Ãàáåö, А.С.Старовойтов, 3.А.Марцинкевич и А.B.Ãeðëîâñêèé (56) Епифанов В.N., Песина А.Я. и Зыков

Л.В. Технология обработки алмазов в бриллианты. M,: Высшая школа, 1987, стр. 335.

Авторское свидетельство СССР и 140304, кл, В 23 017/04,,1961, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КРИСТАЛЛОВ

АЛМАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в области приборостроения, а именно в технологии и оборудоваИзобретение относится к области приборостроения, а именно к технологии и оборудованию для обточки кристаллов алмаза при изготовлении бриллиантов.

Известен способ обработки поверхности рундиста алмаза (обточки), заключающийся в креплении обрабатываемого алмаза, его центрировании, креплении апмаза-резца, обработке поверхности рундиста (сбивание вершин заготовки, обточка и доводка) и контроля параметров обточенного алмаза. При обточке обрабатываемый кристалл закрепляется во вращающеМся шпинделе и к нему с определенным усилием прижимают инструмент, Причем частота

„„ЯЦ „„1757895 А1 нии для обточки кристаллов алмаза при изготовлении бриллиантов. Сущность изобретения. "в способе обработки кристаллов алмаза обработку поверхности рундиста производят в направлении, йормальном к октаздричсским плоскостям (Ш), при этом ультразвуковые колебания возбуждают в направлениях, перпендикулярном и параллельном оси обрабатываемого кристалла, со сменой амплитуды колебаний в процесса обработки. В устройстве для обработки кристаллов алмаза используют дополнительный ультразвуковой преобразователь, а также цилиндрическую опору, в койцентраторе выполнен паз для установки дополнительного преобразователя, а прижим выполнен из материала, демпфирующего ультразвуковые колебания. 2 t:.n. ф-лы, 3 ил. вращения шпинделя, усилие прижима и положение инструмента определяются стадией операции обработки поверхности рундиста.

Известен инструмент для обточк :ристаллов, включающий металлический стержень, помещенный в деревянную обойму, и резцедержатель, предназначенный для закрепления алмаза-резца и состоящий иэ двух губок, поджимаемых одна к другой винтом. Недостаток указанйого способа и инструмента заключается в низкой производительности обработки. Качество обработки и ее производительность в значи1757895 тельной степени зависят от квал 1>икации рабочего.

Наиболее близким к описываемамуспособу и инструменту по технической сущности является способ ультразвуковой обработки, реализуемый шабером ручным или механизированным, кОторый снабжен устройством, сообщающим ега режущей части ультразвуковые колебания в направлении движения резания и который состоит из корпуса, ультразвукового преобразователя, концентратора и режуще i части, Недостатком этой схемы р зания и описываемого инструмента применительно к обработке кристаллов является то, что сообщаемые продольные ультразвуковые колебания совпадают с труднообрабатываемым направлением абтачиваемага кристалла алмаза.

Целью изобретения является повышение производительности обработки и улучшение качества обточенного рундиста за счет реализации способа резания (разрушения) кристалла алмаза в направлении, имеющем наиболее слабое сопротивление растяжению (нармал ьном к октаэдрическим плоскостям (Ш)), путем сообщения алмазурезцу ультразвуковых колебаний в направлениях, перпендикулярном и параллельном оси обрабатываемого кристалла.

Ожидаемый экономический эффект от использования способа и инструмента для обточки кристаллов составит 2260 рублей.

Процесс абто гки алмаза алмазом-резцом представляет собой механическое разрушениее, т.е. с калы ва ние микро- и макрочастиц алмаза, Выкрашивание л разрыв поверхности алмаза происходит в направлении, имеющем наиболее слабое сопротивление растяжению. Такими направлениями являются прежде всего: направление, совпадающее с направлением плоскости спайности, проходящей по плоским сеткам октаэдра (Ш), и направление, нормальное к актаэдрическим плоскостям

40 (Ш). Эти направления образуют с осью сим- 45 метрии четвертого порядка L< кристалла алмаза, совпада|ощей с осью его вращения при обточке, угол порядка 35...450.

На фиг.1 — 3 изобра>кено предлагаемое устройство.

Наиболее эффективное резание (скалывание) кристаллов алмаза обеспечивает способ обработки, при котором раэнодействующая составляющих cMll динамического взаимодействия алмаза-резца 1 и обрабатываемого алмаза 2 в плоскости XOY (фиг.1) направлена под углом а = 35...45 к оси обрабатываемого кристалла. Раэнодействующая R является суммарным вектором сил динамического взаимодействия, величина и направление которых определяется интенсивностью колебаний ультразвуковых преобразователей, Применение традиционных методов обработки и инструмента не позволяет реализовать предложенный способ обработки.

Введение в зону обработки ультразвуковых колебаний позволяет реализовать высокочастотный виброударный режим резания (скалывания) алмаза. А применение двух преобразователей, работающих синфазно и синхронно, позваляетуправлять направлением вектора силы ударного взаимодействия алмаза-резца и обрабатываемого кристалла, а следовательно, при равной амплитуде колебаний обрабатывать кристалл па наиболее "мягкому" направлению с MBKGMl àëü IQA пралзьодительностью, Амплитуда колебаний в роцессе обтачки определяет величину ударного импульса, а следовательно, размер скалываемых микрочастиц, т,е, изменение амплитуды колебаний (или выключение одного из двух преобразователей) позволяет управлять качеством (высотой микронеровностей) поверхности рундиста.

Способ по изобретению заключается в том, что перед началом обработки выбирается типоразмер оправки 4 (фиг,2-3) в зависимости от размера обрабатываемого сырья. Оправка 4 устанавливается в посадочное отверстие ультразвукового преобразователя 1. Далее в оправку 4 устанавливается алмаз-резец 11, который крепится прижимам 3 при помощи винта 9, Обрабатываемый кристалл алмаза устанавливаетсе в шпинделе станка между двумя оправками и центрируется, Инструмент устанавливается HG опору обточного станка и подводится к обрабатываемому алмазу.

Включается привод шпинделя с-анка и питание ультразвукового инструмента. В начальной стадии обработки, т,е, при сбивании углов у обрабатываемого кристалла алмаза, алмазу-резцу сообщаются УЗ колебания под углам 900 к аси обрабатываемого алмаза. Это обеспечивается возбуждением ультразвуковых колебаний в преобразователе 1, Амплитуда колебаний алмаза-резца составляет 2,5-3 мкм. Все указанное позволяет реализовать высокочастотный виброударный режим резайия алмаза. В йоверхностном слое кристалла интенсивно развиваются микротрещини и происходит скалывание микро- и макрочастиц алмаза. Также уменьшается усилле, которое должен приложить рабан»й, и снижаемся низкочастотная вибрация. По мере износа вершины алмаэарезца он поворачивается вместе с оправкой

1757895 и дальше обработка производится новой Прижим 3 выполнен из материала, демпфивершиной. Рующего ультразвуковые колебания, После того, как сбивание углов будет Преимущество предлагаемого способа, заключено, включается второй преобразо- по сравнению со способом обработки и.".ватель и теперь равнодействующая состав- 5 верхности рундиста алмаза, заключается < ляющих сил динамического том, что реализуется способ резания кривзаимодействия направлена под углом сталла алмаза в йаправлении, нормальном а=35 — 45 к оси обрабатываемого кристалла, к октаэдричеким плоскостям (Ш), имеющем

Амплитуда колебаний обоих преобразова- наиболее слабое сопротивление растяжетелей примерно одинакова и составляет 2- 10 нию, путем сообщения алмазу-резцуультра2,5 мкм. На окончательной стадии звуковых колебаний в направлениях, обработки, когда необходимо получить за- перпендикулярном и параллельнсм оси;тбданную шероховатость обрабатываемой по- рабатываемого кристалла. верхности, преобразователь 1 отключается Предлагаемый ультразвуковой р <нс.", и алмазу-резцу сообщаются колебания па- 15 инструмент позволяет реализовать способ раллельно оси обрабатываемого кристалла. обработки кристаллов алмаза, при котором

Амплитуда колебаний составляет порядка равнодействующая сйл динамического вза1,5-2 мкм. Происходит заглажинание мик- имодействия направлена под углом к оси ротрещин и улучшается качество обрабо- обрабатываемого кристалла, совпадающим танной поверхности рундиста . После 20 с наиболее "мягким" найравлением об ар окончания обработки ультразвук отключа- . ботки, что, в свою очередь, позволяет снизить силы резайия- и повысить

На фиг.2 показан общий вид ультразау- интенсивность съема ïðèïó< .êà. кового инструмента для обточки кристалла

25 Формула изобретения

Инструмент для обточки кристаллов со- 1, Способ обработкй кристаллов алмадержит ультразвуковой преобразователь 1 за, включающий крепление и центрировас фланцем, ультразвуковой преобразова- ние кристалла алмаза, крепление тель 2, прижим 3, поворотную оправку 4, алмаза-резца, обработку алмазом-резцом опору 6, корпус 7, обойму 8, винт 9, ось 30 поверхности рундиста путем возбуждения в нем ультразвуковых колебаний, о т л и ч а юрижим 3 устанавливается в пазе ци- шийся тем, что, с целью повышения линдрической опоры 6 и служит для закреп- производительности и качества поверхноления алмаза-резца 11, установленного в сти обточенного рундиста, обработку поверповоротной оправке 4, Опора 6 крепится к 35 хности рундиста производят в направлении, фланцупреобразователя 1 при помощи вин- нормальном к октаэдрическим плоскостям тов через вибропоглощающие прокладки (ill), при этом ультразвуковые колебания

13, К опоре 6 крепится также корпус 7, к возбуждают в направлениях, перпендикукоторому с другой стороны прикреплена лярном и параллельном оси обрабатываеобойма 8. 40 мого кристалла, со сменой амплитуды

Скорость распространения продольных колебаний в процессе обработки. волн в волноводе преобразователя 1 опре- 2, Устройство для обработки кристаллов деляется по формуле алмаза, включающее корпус, ультразвуковой преобразователь с концентратором, anо, 45 маз-резец, прижим и ультразвуковой генератор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

Скоростьраспространения поперечных цел ю повышениЯ производительноСти и качества поверхности обточенного рундиволн С =, создаваемых в волноводе ста, УстРойство снабжено дополнительным

50 ультразвуковым преобразователем, припреобразователя 1 преобразователем 2, кРепленным к фланцУ УльтРазвУкового Репримерно в 2 раза меньше, чем продольных. образователЯ чеРез вибропоглощающую

В волноводе преобразователя1имеет- пРО!<ЛадкУ цилиндрической опоРой. При ся продольный паз и отверстие, которые этом в концентраторе выполнен паз, в котослужат для установки преобразователя 2; 55 рый установлен дополнительный ультразвуультразвуко ой преобразователь 2 крепит- KOBOA пРеобРазователь, а пРижим ся к боковой стенке паза при помощи винта установлен в опоре и выполнен из материа

12 на расстоянии, равном четверти длины, ла,демпфиРУ ощегоУльтРазвУковыеколебапродольной волны от поворотной оправки 4, 1757895

175?895

Составитель В, Габец

Редактор Т.Пилипенко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Заказ 2963 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при-ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101