Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania sciernych narzedzi diamentowych o spoiwie zywicznym, znajdujacy zastosowanie w przemysle narzedziowym.Narzedzia diamentowe stosowane sa do szlifowania, ciecia lub dogladzania bardzo twardych materialów.Dziela sie one, w zaleznosci od uzytego spoiwa na narzedzia o spoiwie metalowym, zywicznym i ceramicznym.Narzedzia te skladaja sie z dwu glównych czesci: korpusu, sluzacego do mocowania narzedzia na wrzecionie w uchwycie obrabiarki oraz nakladki roboczej, polaczonej trwale z korpusem narzedzia, posiadajacej ksztalt pierscienia, krazka, prostopadloscianu lub inny, w zaleznosci od przeznaczenia narzedzia. Nakladka robocza narzedzia diamentowego o spoiwie zywicznym wykonana jest z masy sciernej, skladajacej sie z proszku diamen¬ towego, zywicy fenolowo-formaldehydowej oraz wypelniacza, wiazacego i wzmacniajacego.Narzedzia diamentowe o spoiwie zywicznym sluza do szlifowania kwarcu, szkla, ceramiki i innych twar¬ dych materialów, a w szczególnosci narzedzi z wkladkami z weglików spiekanych. Narzedzia diamentowe odgry¬ waja w technice coraz wieksza role, przy czym zapotrzebowanie na sciernice o spoiwie zywicznym stanowi okolo 80% ogólnego zapotrzebowania na sciernice diamentowe. Wraz ze wzrostem ich zastosowania w technice coraz bardziej podstawowe znaczenie ma ich jakosc. O jakosci narzedzi diamentowych decyduje sklad spoiw, polacze¬ nie nakladki roboczej z korpusem oraz prawidlowy przebieg procesu technologicznego. Spoiwo czyli czynnik wiazacy ma na celu utrzymanie ziaren diamentowych w nakladce roboczej do czasu calkowitego ich stepienia.Dotychczas znane sa sposoby powiazan miedzy substancjami spoiwa narzedzia, a powierzchnia krysztalu diamentu wylacznie sposobem mechanicznym, dlatego podstawowa sprawa jest dobór takiego spoiwa i takich metod umieszczania w nim ziarna diamentowego, aby to mocowanie mechaniczne bylo najpewniejsze. Znany jest sposób wytwarzania narzedzi diamentowych o spoiwie zywicznym z zastosowaniem jako spoiwa zywicy _nowolakowej z dodatkiem od 5 do 10% 6-metylenoczteroaminy.Znany sposób wytwarzania narzedzi diamentowych sklada sie z wykonania masy sciernej oraz z wyko¬ nania narzedzia diamentowego. Wykonanie masy sciernej polega na tym, ze miesza sie recznie ziarno diamentowe z wypelniaczami, nowolakiem, 6-metylenoczteroamina oraz zywica ciekla w proporcjach 19,5% :41,6% : 26,5% : 5,0% : 7,4% w parownicy porcelanowej, nastepnie rozciera sie w mozdzierzu porcelano-2 104693 wym i suszy na tacy w temperaturze 50°C ± 2°C w ciagu 40 godzin, po czym rozciera sie i przesiewa przez sito o przeswicie oczek 0,3 mm. Wykonanie narzedzia diamentowego polega na umieszczeniu w formie korpusu meta¬ lowego lub z tloczywa termoutwardzalnego, nastepnie naprasowuje sie na korpusie nakladke robocza z masy sciernej przy uzyciu masy hadraulicznej pod cisnieniem 1 t/cm2 powierzchni nakladki na zimno, zwalnia sie nacisk, nastepnie wyjmuje sie narzedzie z formy i umieszcza w suszarce, gdzie utwardza sie je w temperaturze narastajacej do 175°C wciagu 48 godzin, po czym schladza sie wylaczajac suszarke. Nastepnie wykonane juz narzedzie poddaje sie obróbce mechanicznej i przekazuje do eksploatacji.Stosowane do produkcji narzedzi diamentowych na szeroka skale zywice nowolakowe sa termoplastyczne, wiec koniecznym warunkiem ich stosowania jest przeprowadzenie ich w zywice termoutwardzalne. Zadanie to spelnia 6-metylenoczteroamina, to jest urotropina potocznie zwana hexa, która dodana do nowolaku w ilosci od do 10% i ogrzewana do temperatury 110—135°C rozklada sie na amoniak i formaldehyd stwarzajac srodowisko alkaliczne w mysl reakcji przedstawionej na fig. 6. Wydzielajacy sie podczas reakcji amoniak sluzy jako kataliza¬ tor i sprzyja przejsciu zywicy nowolakowej w rezitol, a nastepnie w rezit. Formaldehyd wchodzi w reakcje z no- wolakiem, przy]czym polimer liniowy przechodzi w polimer trójwymiarowy, czyli z budowy lancuchowej prze¬ chodzi nowolak w budowe usieciowana wedlug schematu przedstawionego na fig. 7.Podczas utwardzania narzedzi o spoiwie fenolowo-nowolakowym zachodzi proces kondensacji, w trakcie którego wydzielaja sie czasteczki wody, amoniak i fenol, bedace niekorzystnym dla procesu produktem ubocz¬ nym.Celem wynalazku jest wyeliminowanie szkodliwych czynników lotnych w trakcie utwardzania diamentowej nakladki roboczej narzedzia, skrócenie i usprawnienie cyklu produkcyjnego i uzyskanie optymalnych para¬ metrów eksploatacyjnych produkowanych narzedzi. Dla osiagniecia tego celu, jako czynnik wiazacy do narzedzi diamentowych o spoiwie zywicznym wyprodukowano i zastosowano zywice razolowo-formaldehydowa w posta¬ ci rezitolu.Cel ten osiagnieto przez opracowanie sposobu wytwarzania narzedzi diamentowych polegajacego na tym, ze w skladzie masy sciernej jako spoiwo stosuje sie rezitol otrzymany z zywicy rezolowej w ten sposób, ze miesza sie tlenek zelaza z ciekla zywica w proporcji 1:10 w parownicy porcelanowej i podgrzewa sie mieszanine w su¬ szarce elektrycznej w temperaturze 60-80°C mieszajac bagietka szklana co 5-10 minut, po 16 godzinach wyjmu¬ je sie z suszarki w postaci elastycznej masy jednoczesnie wyciagajac palcami w cienkie podluzne tasmy, które pod wplywem stygniecia do temperatury pokojowej staja sie kruche, nastepnie wyciagniete tasmy kruszy sie na male kawalki i miele w mlynie kulkowym na drobny proszek nazywany rezitolem, który nastepnie przesiewa sie przez sito o przeswicie oczek 0,45 mm, a ponadto na tym, ze poprzez dalsze oddzialywanie termiczne, polegajace w szczególnosci w fazie wykonywania narzedzia na podnoszeniu temperatury korpusu z nakladka w formie do 160°C na przeciag 10 minut po naprasowaniu nakladki na zimno, a przed zwolnieniem nacisku prasy, uzyskuje sie kolejne stadia przemiany rezitolu az do otrzymania w masie sciernej rezitu.Otrzymywanie zywic fenolowo-formaldehydowych obrazuje schemat przedstawiony na rysunkach. Na fig. 1 strona lewa przedstawiony jest schemat tworzenia rezitolu z zywicy rezolowej, a na stronie prawej przedsta¬ wiono schematycznie otrzymywanie rezitolu z zywicy nowolakowej. Fig. 2 obrazuje schemat sieciowania zywicy nowolakowej, fig. 3 przedstawia budowe czasteczkowa zywicy rezolowej, fig. 4 — schemat przechodzenia od rezolu do rezitu, fig. 5 — schemat reakcji prowadzacej do powstania rezitu, fig. 6 — schemat reakcji 6-cio metyle- no-czteroaminy, która dodana do nowolaku i ogrzewana do temperatury 110—135°C rozklada sie na amoniak i formaldehyd, fig. 7 — schemat przechodzenia polimeru liniowego w trójwymiarowy podczas reakcji formaldehy¬ du z nowolakiem.Zywice fenolowe otrzymuje sie przez kondensacje fenoli i niektórych z jego homologów na przyklad krozolu z aldehydami - najczesciej jest stosowany formaldehyd. Zaleznie do stosunku ilosciowego formaldehydu i fenolu, uzytych do kondensacji oraz od charakteru srodowiska katalizujacego, a wiec kwasnego czy zasadowego, otrzymuje sie dwa rodzaje zywic: nowolakowa lub rezolowa. Zywica nowolakowa posiada budowe lancuchowa, w wyniku czego jest termoplastyczna. Schemat sieciowania przedstawiono na fig. 2. Zywice termoplastyczne, w podwyzszonej temperaturze miekna i staja sie plastyczne, natomiast po ochlodzeniu staja sie znów twarde.Przejscie takie jest zjawiskiem fizycznym i jest odwracalne. Budowa lancuchowa zywic tej grupy nie ulega zmianie ani pod wplywem rozpuszczalników, ani pod wplywem ogrzewania. Charakterystyczna cecha tych zywic jest ich dobra rozpuszczalnosc w wielu rozpuszczalnikach organicznych.Zywice termoplastyczne moga byc poddawane wielokrotnemu podgrzewaniu do stanu plastycznosci i ochladzane bez widocznego wplywu na ich wlasnosci fizyczne i chemiczne.Zywica rezolowa jest zbudowana z czasteczek malych jak to obrazuje fig. 3, w przeciwienstwie do zywicy nowolakowej jest termoutwardzalna, to znaczy pod wplywem ogrzewania przechodzi ze stanu plastycznego104693 3 wstan twardy, nierozpuszczalny praktycznie w rozpuszczalnikach. Przejscie to jest procesem chemicznym i jest zwiazane z przemiana wewnetrznej budowy zywicy. Budowa lancuchowa przechodzi w budowe usieciowana przestrzennie. Jest to proces nieodwracalny, zywica raz utwardzona nie da sie doprowadzic do stanu plastyczne¬ go. W wyniku utwardzania zywicy rezolowej czasteczki rezolu reaguja miedzy soba ulegajac kondensacji, tworza nastepne stadium rezitol — produkt posiadajacy juz budowe wielkoczasteczkowa. Rezitol kondensujac dalej prze¬ chodzi w rezit, zwiazek o budowie silnie usieciowanej wedlug schematu przedstawionego na fig. 4.Rezit jest nierozpuszczalny, nietopliwy, nieplastyczny, twardy, odporny na dzialanie kwasów i rozpuszczal¬ ników oraz na dlugotrwale dzialanie temperatury do 180°C. Reakcje prowadzace do powstania rezitu mozna przedstawic wedlug schematu uwidocznionego na fig. 5.Korzystajac z wlasciwosci zachowania sie zywic fenolowych podczas ogrzewania zmierzajacego do ich utwardzenia zastosowano je jako spoiwa w narzedziach diamentowych o spoiwie zywicznym, przy czym o jakosci narzedzia, jego wlasnosciach skrawajacych i dobrym powiazaniu spoiwa z ziarnem diamentowym i wypelniacza¬ mi, decyduje stopien kondensacji zywicy, który powstaje podczas jej utwardzania.Sposób wytwarzania narzedzi diamentowych wedlug wynalazku mozna podzielic na wykonanie rezitolu, wykonanie masy sciernej oraz wykonanie narzedzia. Wykonanie rezitolu polega na tym, ze najpierw miesza sie tlenek zelaza z ciekla zywica rezolowa w proporcji 1:10 w parownicy porcelanowej, po czym podgrzewa miesza¬ nine w suszarce elektrycznej w temperaturze 60—80°C mieszajac bagietka szklana co 5—10 minut. Po 16 godzi¬ nach wyjmuje sie z suszarki w postaci elastycznej masy jednoczesnie wyciagajac palcami w cienkie, podluzne tasmy, które pod wplywem stygniecia do temperatury pokojowej staja sie kruche. Nastepnie wyciagniete tasmy kruszy sie na male kawalki i miele w mlynie kulowym na drobny proszek nazywany rezitolem, który nastepnie przesiewa sie przez sito o przeswicie oczek 0,45 mm.Wykonanie masy sciernej polega na tym, ze miesza sie recznie ziarno diamentowe z wypelniaczami, rezito¬ lem oraz zywica ciekla w proporcjach wagowych odpowiednio 19,5%:41,6%:31,5%:7,4% w parownicy porcelano¬ wej, nastepnie rozciera sie w mozdzierzu porcelanowym i suszy na tacy w temperaturze 50°C ± 2°C w ciagu 20 godzin, po czym rozciera sie i przesiewa przez sito o przeswicie oczka 0,3 mm.Wykonanie narzedzia polega na tym, ze umieszcza sie w formie korpus metalowy lub z tloczywa termo¬ utwardzalnego, na korpusie naprasowuje sie nakladke robocza z masy sciernej przy uzyciu masy hydraulicznej pod cisnieniem 1 t/cm2 powierzchni nakladki na zimno, nastepnie podnosi sie temperature w formie do 160°C na przeciag 10 min., zwalnia sie nacisk, wyjmuje sie narzedzie z formy i dotwardza sie w suszarce w temperaturze stopniowo wzrastajacej do 175°C wciagu 6 godzin, a nastepnie wykonane w ten sposób narzedzie poddaje sie obróbce mechanicznej i przekazuje do eksploatacji.Dla unikniecia gazowania w procesie utwardzania sciernic wprowadza sie do spoiw zywicznych w narze¬ dziach diamentowych na miejsce zywicy nowolakowej, zywice rezolowa w postaci rezitolu, jak to przedstawiono na rysunku fig. 1 strona lewa. Spoiwo rezitolowe w czasie utwardzania nie daje szkodliwych zjawisk powstawania lotnych produktów ubocznych, gdyz podczas kondensacji powstaje wylacznie para wodna, a narzedzie podczas ogrzewania nabiera wytrzymalosci.Narzedzia wykonane ze spoiwa rezitolowego zgodnie z wynalazkiem odznaczaja sie dobrym powiazaniem spoiwa z ziarnem diamentowym i wypelniaczami, co powoduje wzrost jego wytrzymalosci i wlasnosci mecha¬ nicznych.Wyzej wymienione wlasciwosci spoiwa zastosowanego zgodnie z wynalazkiem pozwalaja na optymalne wykorzystanie wlasnosci skrawanych ziarna diamentowego, a najbardziej widocznym przykladem zastosowania wynalazku jest produkcja sciernic diamentowych. Dla wykonania tych narzedzi stosuje sie znane surowce podsta¬ wowe jakimi jest ziarno diamentowe w granulacji zaleznej od przeznaczenia narzedzia, te same co w dotychczaso¬ wym sposobie wytwarzania wypelniacza oraz oprzyrzadowanie, to jest metalowe formy stalowe identyczne jak w przypadku stosowania zywicy nowolakowej.Powyzsze pozytywne wlasciwosci podanego spoiwa wystepuja w calym zakresie procentowego udzialu spoiwa w masie sciernej niezaleznie od procentowej zawartosci spoiwa. Narzedzia wykonane ze spoiwa rezolo- wo-formaldehydowego w postaci rezitolu odznaczaja sie dobrym powiazaniem spoiwa z ziarnem diamentowym i wypelniaczami, co powoduje wzrost wytrzymalosci i wlasnosci mechanicznych nakladki roboczej oraz znacz¬ nie wplywaja na obnizenie pracochlonnosci wykonania narzedzi.Zast.rzezenie patentowe Sposób wytwarzania narzedzi diamentowych skladajacych sie z korpusu i nakladki roboczej, wykonanej4 104693 z masy sciernej o skladzie ziarno diamentowe, spoiwo zywiczne i wypelniacze, które to skladniki miesza sie recznie w parownicy porcelanowej, nastepnie rozciera sie w mozdzierzu porcelanowym i suszy na tacy w tempe¬ raturze 50°C ± 2°C w ciagu 20 godzin, po czym rozciera sie i przesiewa przez sito o przeswicie oczek 0,3 mm, po czym wykonuje sie narzedzie w ten sposób, ze korpus metalowy lub z tloczywa termoutwardzalnego umieszcza sie w formie, nastepnie na korpusie naprasowuje sie nakladke robocza z masy sciernej przy uzyciu prasy hydra¬ ulicznej pod naciskiem 1 t/cm2 powierzchni nakladki na zimno, zwalnia sie nacisk, wyjmuje narzedzie z formy i umieszcza w suszarce, gdzie utwardza sie je w temperaturze wzrastajacej do 175°C w ciagu 6 godzin, po czym schladza sie wylaczajac suszarke, nastepnie wykonane w ten sposób narzedzie poddaje obróbce mechanicznej i przekazuje do eksploatacji, znamienny tym, ze w skladzie masy sciernej jako spoiwo stosuje sie rezitol otrzymany z zywicy rezolowej w ten sposób, ze miesza sie tlenek zelaza z ciekla zywica w proporcji 1:10 w pa¬ rownicy porcelanowej i podgrzewa sie mieszanine w suszarce elektrycznej w temperaturze 60—80°C mieszajac bagietka szklana co 5—10 minut, po 16 godzinach wyjmuje sie z suszarki w postaci elastycznej masy jednoczesnie wyciagajac palcami w cienkie, podluzne tasmy, które pod wplywem stygniecia do temperatury pokojowej staja sie kruche, nastepnie wyciagniete tasmy kruszy sie na male kawalki i miele w mlynie kulkowym na drobny pros/sk nazywany rezitolem, który nastepnie przesiewa sie przez sito o przeswicie oczek 0,45 mm, a ponadto, ze poprzez dalsze oddzialywanie termiczne, polegajace w szczególnosci w fazie wykonywania narzedzia na podno¬ szeniu temperatury korpusu z nakladka w formie do 160°C na przeciag 10 minut po naprasowaniu nakladki na zimno, przed zwolnieniem nacisku prasy dla wyjecia formy uzyskuje sie kolejne stadia przemiany rezitolu, az do otrzymania w fnasie sciernej rezitu.| Fenol formaldehydu ll NoHolak r \6Jom*i 59 dtidoi | i ' 1 /\a | A*4 zit V 1 teiitol | \ \ Skona lewa ZUo** prawa fy4 -CHg~ \—CHt -CNg—^ l-ofc- -C*a—^ fl}2104 693 $H y-ct±on /*.-CNMON oihc V al,0H fig. 3 A sMh* 8 dodun C Rj.4 OH I Ctf.CW, - I CHt ÓH i \H CtH,CHt - OH OH I CMCH,- I CHt i ro/7-j i OH I - CtHtCHt0H I J i OH ~C$HtCHg • L1L_J - lfHtCHt0H i ?„M %5 (CHt)4H tasar f*w*U*kfd 4HHt FA6 OH I CtHjCHj -WHf OH I OH I i CHt i — rwi i * Lr-J CtH»CHa I OH OH I [C,HtCHt- i OH I - C6HtCHt0H r«n L. -i I OH \H ! +nHt0 -CfHtCHt0H I «.-»; oh Fig. 7 PL PL