Алмазный отрезной инструмент

Изобретение относится к области инструментальной промышленности, в частности к алмазному отрезному инструменту. Алмазный отрезной инструмент содержит основу из металлической проволоки с функциональным слоем из алмазоносного материала. Основа выполнена с продольными прямоугольными в поперечном сечении канавками, в которых расположен функциональный слой. Глубина Н каждой из канавок составляет (1/10-1/3)A, где A - средний диаметр алмазных зерен основной фракции. Количество канавок Zk выбирается по определенной зависимости. В результате обеспечивается консольное закрепление алмазных зерен на основе алмазного отрезного инструмента, что в итоге повышает ресурс его работы. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области инструментальной промышленности, в частности к алмазному отрезному инструменту с алмазно-гальваническим покрытием (АГП), а именно к алмазному отрезному инструменту на никель гальванической связке.

Из уровня техники известен алмазный отрезной инструмент, содержащий основу в виде металлической проволоки и прикрепленные к нему пайкой абразивные зерна (Патент WO /1999/046077, B23D 61/18, 1999).

Недостатком известного алмазного инструмента является потеря прочности основы проволоки в связи с избыточной тепловой нагрузкой при закреплении абразивных зерен.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является алмазный отрезной инструмент, содержащий основу в виде металлической проволоки с алмазно-гальваническим покрытием (АГП) (Патент WO 2011055903, 12.05.2011, B23D 61/18).

Недостатком известного технического решения является малый срок службы инструмента, обусловленный недостаточно прочным закреплением алмазных зерен на основе проволоки, что ведет к вырыванию алмазных зерен из рабочей поверхности, а также проблема размещения стружки в процессе обработки.

Технический результат, на решение которого направлено заявленное изобретение, заключается в исключении вырывания алмазных зерен из основы, за счет их консольного закрепления посредством никель гальванической связки на основе алмазного отрезного инструмента, что в конечном итоге повышает ресурс его работы.

Данный технологический результат достигается посредством того, что в алмазном отрезном инструменте, выполненном в виде основы из металлической проволоки с функциональным слоем из алмазоносного материала, согласно изобретению основа выполнена с прямоугольными в поперечном сечении канавками, в которых сформирован функциональный слой, при этом глубина H каждой из канавок составляет (1/10-1/3)A, где A - средний диаметр алмазных зерен основной фракции, а количество канавок Zk определяется зависимостью $$Zk=\frac{\pi }{2\sin \left(\frac{nA}{D}\right)}$$

где

π - 3.1415;

n - количество алмазных зерен, расположенных по ширине канавки в нормальном сечении;

D - диаметр основы, мм;

A - средний диаметр алмазных зерен основной фракции, мм;

Оптимально, когда канавки алмазного отрезного инструмента выполнены продольными, пересекающимися и по винтовой линии.

Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 показан вид сбоку алмазного отрезного инструмента с продольными канавками;

- на фиг.2 показан разрез Б-Б алмазного отрезного инструмента;

- на фиг.3 показан увеличенный вид В рабочей части алмазного отрезного инструмента с выполненной на нем продольной канавкой;

- на фиг.4 показан вид сбоку алмазного отрезного инструмента с канавками, выполненными по винтовой линии;

- на фиг.5 показан вид сбоку алмазного отрезного инструмента с пересекающимися канавками.

Алмазный отрезной инструмент, содержит основу 1 из металлической проволоки, поверхность которой выполнена с продольными прямоугольными в поперечном сечении канавками 2, в которых расположен функциональный слой, выполненный из нанесенных на поверхность основы 1 проволоки алмазных зерен 3 и никель гальванической связки.

Алмазный отрезной инструмент работает следующим образом.

При обработке проволока с закрепленными на ее поверхности алмазными зернами 3 перематывается с одной катушки на другую, при этом осуществляется ее перемещение в направлении подачи. Во время контакта с обрабатываемой поверхностью на алмазные зерна 3 действуют силы резания, которые способствуют их вырыванию из связки. За счет консольного закрепления алмазных зерен 3 в прямоугольных в поперечном сечении канавках 2, выполненных на поверхности основы 1, алмазные зерна 3 остаются на поверхности основы 1 до тех пор, пока не износится та часть алмазного зерна 3, которая выступает над поверхностью канавки 2 (консоли), так как прочность основы 1 больше, чем прочность связки.

При этом необходимо, чтобы глубина H канавок 2 выбиралась из диапазона 1/10A-1/3A, где A - средний диаметр алмазных зерен 3 основной фракции. Диапазон величины глубины H канавки 2 выбирается так, чтобы обеспечить консольное закрепление алмазных зерен 3 без потери ресурса работы алмазных зерен 3, при их закреплении на поверхности проволоки, за счет чего режущая поверхность алмазного отрезного инструмента сохраняет свои режущие свойства до тех пор, пока не износится 9/10/-2/3A размера алмазного зерна 3. Количество канавок Zk определяется зависимостью

$$Zk=\frac{\pi }{2\sin \left(\frac{nA}{D}\right)}$$

где

π - 3.1415;

n - количество алмазных зерен 3, расположенных по ширине канавки 2 в нормальном сечении.

D - диаметр основы, мм.

На производственной площадке ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» прошли испытания предложенной конструкции, а именно алмазного отрезного инструмента в виде проволоки диаметром 0.3 мм с канавками 2 глубиной 1/3A, в которых гальваническим методом закреплены алмазные зерна 3 зернистостью 50/40. Испытания проходили на станке для проволочной резки, образцами материалов для испытаний служили кристаллы диоксида циркония, плотностью 4,68-4,71 г/см³ и твердостью 7-8 по шкале Мооса.

По экспериментальным данным определено, что глубина H канавки 2 величиной 1/10A-1/3A, обеспечивает максимально прочное закрепление алмазных зерен 3 на основе 1 проволоки при оптимальном сохранении режущей способности.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет исключить вырывание алмазных зерен из основы, за счет их консольного закрепления посредством никель гальванической связки на основе алмазного отрезного инструмента, что в конечном итоге повышает ресурс его работы.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном изобретении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области, касается изготовления алмазного отрезного инструмента;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям, условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Алмазный отрезной инструмент, выполненный в виде основы из металлической проволоки с функциональным слоем из алмазоносного материала, отличающийся тем, что проволока выполнена с прямоугольными в поперечном сечении канавками, в которых закреплен функциональный слой, при этом глубина Н каждой из канавок составляет (1/10-1/3)А, где А - средний диаметр алмазных зерен основной фракции, а количество канавок Zk определяется по зависимости

где
π - 3,1415;
n - количество алмазных зерен, расположенных по ширине канавки в нормальном сечении;
D - диаметр основы, мм;
А - средний диаметр алмазных зерен основной фракции, мм.

2. Алмазный отрезной инструмент по п.1, отличающийся тем, что канавки выполнены продольными.

3. Алмазный отрезной инструмент по п.1, отличающийся тем, что канавки выполнены пересекающимися.

4. Алмазный отрезной инструмент по п.1, отличающийся тем, что канавки выполнены по винтовой линии.