HU196330B - Method for producing diamond-tipped tools - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás gyémántfeirakású szerszámok előállítására, ahol a gyémántszemcséket tartalmazó csiszolóport felhordjuk a munkadarabra, majd pedig ke mény fém hői készült elemmel belcnyomatjuk a csiszolóport a munkadarabba.

A találmány szerinti eljárást a gépgyártás területén, pontosabban gyémántfeirakású csiszolószerszámok előállítására használjuk.

A találmány szerinti eljárással előállított szerszámokat, amelyek gyémánt, üveg, kerámia, valamint más egyéb kemény anyagok megmunkálására szolgálnak, optikai-mechanikai készülékek előállítására, valamint az építőiparban használjuk.

Ismeretes eljárás gyémántfeirakású csiszolószerszámok, azaz tárcsák előállítására a „V. I. Epifanov és társai: Gyémántok brilliánssá történő feldolgozása” (Vissbaja Skola, 1982, 233. oldalon) c. publikációból, ahol a fémtárcsa felületére gyémánttartalmú olajkeveréket hordanak fel, és ezen keveréket keményfémből készült elemmel, pl. öntöttvaslapokkal ágyazzák be.

A beágyazódásra a keményfémből készült elem statikus terhelése mellett kerül sor, amikor is azt 240 mp'¹ fordulatszámon tartják.

Az ismert eljárás hiányossága az alacsony termelékenység, hiszen a beágyazódás maga 20-30 percig tart.

Ezen túlmenően az ismert eljárás nem teszi lehetővé, hogy a tárcsa anyagában magas legyen a gyémántszemcsék koncentrációja, sajnos nem biztosítja azt, hogy a gyémántszcmcsék üzem közben ne essenek ki a helyükről. Ez pedig azzal jár, hogy lecsökken a csiszolótárcsák üzemi tulajdonsága, s megnövekszik a drága gyémántnyersanyag felhasználása.

Az ismert eljárás alkalmatlan vékony csiszolószerszámok előállítására, amikoris a vastagságuk a gyémántszemcsékéhez hasonlítható, hiszen a csiszolótárcsa nagyon könnyen deformálódik.

Ismeretes további eljárás gyémántfelhordású csiszolószerszám előállítására, ahol a gyémántszemcséket tartalmazó csiszolóport felhordják a munkadarabra, majd pedig a munkadarab teljes felületére keményfémből készült sajtoló fejti ki a hatását. Asajtolót statikusan 400 500 MPa felett működtetik.

Mindenesetre az ismert eljárás nem teszi lehetővé, hogy a munkadarab és a gyémántszemcsék között jelentősebb mértékű adhézió (tapadás) alakuljon ki, hiszen a gyémántszemcsék nem épülnek be teljesen a munkadarab felületébe.

Mivel a gyémántszemcséknek a munkadarab felületébe mutatott behatolási irányuk a statikus terhelés irányival egybeesik, ezért a gyémántszemcséknek a munkadarabba történő behatolásával legfeljebb 40 tömeg% koncentrációt lehet elérni. Az említett tényezők hátrányosan hatnak a munkadarab üzemi tulajdonságaira.

Ezeken túlmenően az ismert eljárás igen energiaigényes sajtolóegységeket igényel.

A találmány feladata eljárás gyémántfelhordású szerszámok előállítására a gyémántszemcséknek a munkadarabba történő beviteléhez megfelelő technológiai paraméterek megválasztása mellett, ahol a termelékenység nagy és a csiszolószerszám üzemi tulajdonságai lényegesen megjavulnak.

Á kitűzött feladatot a bevezetőben említett eljárásnál úgy oldottuk meg a találmány szerint, hogy a csiszolóport a munkadarabba 200—800 kN-rnp ütőimpulzussal nyomtatjuk bele kcinényfémből készüli elem útján, ahol a keményfémből készült elemet 900-2500 mp'¹ fordulatszámmal forgatjuk.

A munkadarabra kifejtett ilyen behatás biztosítja, hogy a gyémántszemcsék a munkadarabba a lehető legtökéletesebben behatoljanak és helyükön rögzítődjenek. Ennek az eredményeként vékonyfalú szerszámot, pl. olyan darabolószerszámot tudunk előállítani, amely vastagsága egészen 0,05 mm-igterjed és emellett a gyémántszemcse-koncentiációja pedig 60—65 tömeg%-ot tesz ki.

Ezen túlmenően a találmány szerinti eljárás alapján előállított szerszám élettartama 40—45 %-kal, vágókapacitása, pl. gyémántdaialiolás cselén 50—55 %-kai, s ezek előállításakor a teljesítmény 3—4-szeresen növekedik meg.

A csiszolópornak a felvitelekor a munkadarab alakítása lehetővé teszi és biztosítja a munkadarabban a gyémántszemcsék optimális eloszlását, ami a csiszolószerszáin élettartamának a növekedését jelenti, így előnyös az a foganatosítási mód, ahol a csiszolóport a tárcsaszerű munkadarabra gömbszegmensszerűen visszük fel, ahol a gömbszegmens sugara a munkadarabénak 3— 10-szerese.

Célszerű az olyan foganatosítási mód, ahol 2060 tömeg% gyémántszemcsét és 80—40 tömeg% könnyen olvadó femet tartalmazó csiszolóport alkalmazunk.

Lehetséges olyan foganatosítási mód, amikor a ;yémántszemcsékből készült csiszolóport előzetesen könnyen olvadó fémmel plattírozott munkadarabra visszük fel.

A keverékben jelenlevő könnyen olvadó fém, illetve a munkadarabnak ezzel történő előzetes plattírozása lehetővé teszi azt, hogy a szerszám anyagában a gyémántszemcsék 200—250 pm nagyság felett •egyenek jelen egészen a maximálisan elképzelhető koncentrációs mértékig.

Λ találmányunk szerinti eljárást az alábbiak szerint foganatosítjuk.

A munkadarabra felhordunk egy gyémántszemcséket tartalmazó csiszolópor réteget. A munkadarab felett a csiszolóporból kialakított réteg közvetlen közelében keményfémből, pl. wolframkarbidból készített lap van elrendezve, s ezt 900-2500 mp¹ fordulatszámmal forgatjuk. Ekkor a munkadarabot az ellenkező oldaláról 200-800 kN’tnp impulzus mellett ütéseknek tesszük ki, amely ütések a munkadarab teljes felületére hatnak és a keményfémből készült elem irányába elmozgatják, illetve azzal összeütköztetik.

Λ munkadarabra megadott intenzitású ütőimpulz.usok behatása biztosítja azt, hogy a gyémántszemesék behatoljanak a munkadarab felületébe a gyors forgásban levő, keményfémből készült elemmel történő érintkezés esetén. A gyémántszemcsék behatolása bonyolult pályán játszódik le, és olyan mélységbe történik, ahol azok biztos benntartása fennáll.

Ez pedig azt teszi lehetővé, hogy a szerszámokban inegnövekedjen a gyémántszemcsék koncentrációja,

196 330 ezek a szerszám használata közben onnét ne essenek ki és így a szerszám üzemi tulajdonságai javuljanak.

A gyémántszemcséknek megfelelően történő behatolásakor az ütőimpulzusok rövid ideig tartó hatása 5 elősegíti a termelékenység fokozását.

A munkadarab felületére a porformájú anyag felhordása szabadon vagy pedig hálóból történő porszórás útján történhet.

Ilyenkor a tárcsaszerű felületére a csiszolópor fel- 10 hordása előnyösen olyan gömbszegmens formában szétosztva történhet, amely sugara a munkadarab kiindulási sugaránál 3—10-szeresen nagyobb.

Ez lehetővé teszi, hogy a gyémántszemcsék a bejuttatásuk alatt a munkadarab anyaga által muta- 15 tott képlékeny folyásnak köszönhetően beágyazódjanak és ott rögzítődjenek. A szegmens sugárértékének a felső határán túl már nem lehet a szerszám tulajdonságainak a javulásával számolni, még az alsó határérték alatt lehetetlenné válik az, hogy a munkadarabot hulláinosodás nélkül formázzuk.

A kezelendő szerszám funkcionális feladatától függően, a találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy igen széles szemcse mérettartományba tartozó, különböző gyémántszemcse-tartalommal rendelkező csiszolóport használjunk fel.

Célszerű az olyan foganatosítási mód, amikor 20—60 tömeg% gyémántszemcsét és 80-40 tömeg% könnyen olvadó fémet tartalmazó csiszolóport alkal- gg mázunk.

itt a könnyen olvadó fém kötőanyag szerepét tölti be a szerszámanyag strukturális kialakulásában, s így lehetővé teszi azt, hogy 200-250 £im-t meghaladó méretű gyéinátszcmcséket fel tudjunk hordani. 35

Hasonló hatást érünk el a munkadarab előzetes, könnyen olvadó fémmel történő plattírozásával is, ahol a fontos, hogy a plattírozási réteg vastagsága ne haladja tneg a gyémántszemcsék minimális mértékének a felét, hiszen ellenkező esetben a gyémánt- 40 szemcsék nem hatolnak be a munkadarabba kívánt mértékben.

A találmány szerinti eljárást az alábbiakban kiviteli példák kapcsán ismertetjük részletesebben.

1. Kiviteli példa

Gyémántkristályok darabolásához állítottunk elő vágótárcsákat. Kiinduló anyagként acéltárcsákat használtunk, amelyek átmérője 80 mm és vastagsága pedig 0,08 mm volt.

A 20/16 μιη szemcseméretü gyémántport felhordtuk egyenletesen a munkadarab felületére ragasztó segítségével. A munkadarabot iáhelyeztük egy rézlemezen előzetesen elrendezett, poliuretánból készült rugalmas anyagra. Ekkor a rugalmas anyag és a lemez axiálisan eltolható volt. A rézlemez közvetlen közelében mágneses inipulzuskészülék lapos induktorát helyeztük el. A munkadarab felületére WC-CO típusú keményfémből készült lemezt helyeztünk, és azt 900—2500 mp'¹ mellett forgattuk. Ezt követően bekövetkezett a mágneses inipulzuskészülék kapacitív töltéstárolójának a lapos induktorra irányult kisülése, ezáltal biztosítottuk azt, hogy a munkadarabot ütésszerű behatás érje a rugalmas elem és a rézlap útján. Az ülőimpulzus erőssége elérte a 200 800 kN-inp mértéket.

A munkadarab és a ke meny fémlemez közötti ütközés hatására a gyémántszemcsék behatoltak a munkadarabba, és ott rögzítődtek is.

Az alábbi 1. táblázatban a taláinány szerinti eljárás foganatosítási paramétereinek a függvényében ismertetjük az így előállított darabolótárcsák jellemzőit.

2. Kiviteli példa

Gyémántkristályok darabolásához vágótárcsát készítettünk, amelynek az alapanyaga 50 mm átmérőjű és 0,05 mm vastag bronztárcsa volt. A gyémántport a munkadarabok felületére egyenletesen felhordjuk. Mozgatható rézlemezzel ellátott tartályba egymás után beleraktuk a poliuretánból készült elemet és a munkadarabot. A tartály felett 1 50—500 mm sugarú, konkáv gömb alakú keményfémlemezt helyeztünk el. Ezután a rézlemezt 6X10⁸ A/m intenzitású, impulzusszerű mágneses mező érte.

1. táblázat

200 kN-mp ütőimpulzusnál 900 mp'¹ fordulatszámmal forgatott a keményfémlemez fordulatszáma, keményfémlemez esetén az ütőimpulzus

Paraméter mp' mértéke, kN-mp

	1500	2000	2500	200	400	600	800
Darabolási kapacitás, mm1 /óra	34,1	35,2	35,4	35,5	35,2	38,3	38,9
Teljes darabolási felület, mm2	43,2	, 45,6	45,9	41,9	42,2	42,4	42,8
Relatív nyersanyagveszteség, %	2,5	2,6	2,5	2,5	2,4	2,5	2,6

196 330

Ezáltal a munkadarabnak gömbszegmens alakot kölcsönöztünk, s egyúttal pedig a gyémántszemcsék részben be is hatoltak abba.

Ezután a gömb alakú lemezt kicseréltük sík lemezzel, amelyet 1000 mp¹ fordulatszámmal forgattunk, s megint mágneses impulzushatás érte a rézlemezt. A munkadarab felületére ható ütőiinpulzus mértéke 450 kN-mp volt.

Az alábbi, 2. táblázatban ismertetjük az így előállított vágótárcsák üzemi jellemzőit a munkadarab gömbszegmens-sugara függvényében.

3. táblázat

A keverék fajlagos gyémántParaméterek por-tartalma (maradék ón), térfoga t%

30 40 50 60

Kopásállósága, mg/m² 0,41 0,55 0,60 0,69 0,72 Teljes megmunkálási felület, m² 8020 8350 9126 9200 9280

2. táblázat

Paraméter	A munkadarab gömbszegmenssugara, mm
	150	200	300	350	400	500
Darabolási kapa-
citás, mm2 /óra	33,2	34,8	35,3	36,2	36,7	36,9
Teljes darabolási
felület, mm2	40,5	42,3	43,1	43,3	43,5	43,8
Relatív nyers-
anyagveszteség, %	2,6	2,5	2,5	2,4	2,4	2,4

4. Kiviteli példa mm vastag texlilbakelit darabolásához vágótárcsákat készítettünk. Kiinduló anyagként 200 mm átmérőjű és 1,0 mm vastag acéltárcsákat használtunk fel. Előbb a munkadarabokat 18 μηι ónrétegge! plattíroz'tik. A 400/250 és 63/40 méretű gyémántporból, valamint ónporból (keverési arányuk 30:30:40) készült keveréket felhordtuk a munkadarabok felületére egyenletesen. Ezután ugyanolyan műveletek elvégzésére került sor, mini a 3. kiviteli példában.

Az így előállított tárcsák kopásállósága 0,83 mg/m², s a textilbakelit megmunkált felületének a nagysága vedig 9290 m² volt.

3. Kiviteli példa mm vastag, tányér alakú textilbakelit darabolásához tárcsát készítettünk. Kiindulási anyagként 200 mm átmérőjű és 1,0 mm vastagságú acéltárcsát használtunk.

315/250 pm szemcseméretű gyémántporból, valamint 300—320 jum szemcseméretű ónporból készült keveréket egyenletesen hordtuk fel a munkadarab felületére. A csiszolóporréteg közvetlen közelében a munkadarab felett sík kemény férnie mezt (WC-CO) helyeztünk el, és azt 1500 mp¹ fordulatszámmal forgattuk. A munkadarabot ezután az ellenkező oldaláról 650 kN-mp ütőimpulzusnak tettük ki, amit vízlökést előállító berendezéssel hoztunk létre.

A munkadarabnak a kcinényféinlcmczzcl bekövetkezett összeütközése hatására a gyémántszemcsék behatoltak a munkadarabba. A munkadarabban a gyémántszemcsék rögzítődését a mélyre történt behatolásuk és a beolvasztott ón segítségével értük el.

Az alábbi 3. táblázatban ismertetjük az így előállított csiszolókorongok paramétereit a gyémántszemcsék és az ón fajlagos aránya függvényében, 60 m/mp vágási sebesség és 0,6 mm/fordulat előtolás mellett.

5. Kiviteli példa

Gyémántkristályok csiszolásához csiszolőtárcsákat készítettünk. Az 50/40 pm méretű gyémántport acélból készült munkadarabra hordtuk fel. A munkadarab gyémántporral befedett felületének közvetlen közelében keményfémlemezt (WC-CO) helyeztünk el, és 2200 mp¹ fordulatszámon forgattuk. A másik oldaláról pedig a munkadarabot 750 kN*mp mértékű ütőimpulzusnak tettük ki, amelyet préslökő-egységgel hoztunk létre.

A forgásban levő lemezzel történő összeütközése ntán a munkadarab felületéhez közel eső részében egészen 60 tömeg%-ig terjedő koncentrációban képződött gyémánttartalmú réteg.

Az így előállított szerszám csiszolókapacitása 1,9— 2,0 mg/perc volt.

Claims (4)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás gyémántfelrakású szerszámok előállítására, ahol a gyémántszemcséket tartalmazó csiszoló-47

   196 330 port felhordjuk a munkadarabra, majd pedig keményfémből készült elemmel belenyomtatjuk a csiszoló, port a munkadarabba, azzal jellemezve, hogy a csis^o'lóport a munkadarabba 200 800 kN-mp ütöiinpnlzussal nyomtatjuk bele keményfémből készült elem útján, ahol a keményfémből készült elemet 900— 2500 mp¹ fordulatszámmal forgatjuk.

   (Elsőbbsége: 1987. 03. I 3.)
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csiszolóport a tárcsaszerű munkadarabra gömbszegmens-szerűen visszük fel, ahol a gömbszegmens sugara a munkadarabénak 3-10szerese.

   (Elsőbbsége: 1986- 06.09.)
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 20-60 tömeg% gyémántszemcsét és 80 40 tömcg% könnyen olvadó fémet tartalmazó csiszolóport alkalmazunk.

   g (Elsőbbsége: 1987.03.13.)
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyémántszemcsékből készült csiszolóport előzetesen könnyen olvadó fémmel piát Írozotí munkadarabra visszük fel.