PL197639B1

PL197639B1 - Narzędzia ścierne do szlifowania powierzchni

Info

Publication number: PL197639B1
Application number: PL343171A
Authority: PL
Inventors: Srinivasan Ramanath; William H. Williston; Sergej-Tomislav Buljan; Shih Yee Kuo
Original assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2008-04-30
Also published as: PL343171A1; CZ20003542A3; SE1066134T3; DK1066134T3; ATE217235T1; EP1066134B1; AU732575B2; TW393384B; HK1034221A1; CA2324578A1; IL138434A0; WO1999048646A1; DE69901438D1; CA2324578C; DK1066134T5; CN1130274C; CN1294543A; SE1066134T5; JP2006346857A; HU222463B1

Abstract

1. Narz edzie scierne do szlifowania po- wierzchni, zawieraj ace rdze n maj acy obrze ze ko lowe i wieniec scierny, znamienne tym, ze rdze n (2) ma minimaln a wytrzyma lo sc w la sciw a 2,4 MPa-cm 3 /g, a g estosc rdzenia (2) wynosi od 0,5 do 8,0 g/cm 3 , za s wieniec scierny sk lada sie z segmentów sciernych (8), które zawieraj a, w ilo sciach dobranych maksymalnie do 100% obj eto sciowych, od 0,05 do 10% obj eto sciowych ziarna super sciernego (4), od 10 do 35% obj eto- sciowych kruchego wype lniacza (5) i od 55 do 89,95% objeto sciowych osnowy spoiwa meta- lowego (6), która ma wytrzyma lo sc na kruche p ekanie od 1,0 do 6,0 MPa m 1/2 . PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie ścierne do szlifowania powierzchni, zwłaszcza przeznaczone do precyzyjnego szlifowania twardych kruchych materiałów, takich jak materiały ceramiczne i kompozyty zawierające materiały ceramiczne, przy prędkościach obwodowych ściernicy do 160 metrów na sekundę, a w szczególności do szlifowania powierzchni płytek ceramicznych.

Znane narzędzia ścierne zawierają rdzeń kołowy albo piastę dołączoną do związanego metalem superściernego wieńca zawierającego środek wiążący, który jest termicznie trwały w czasie operacji ścierania. Takie narzędzia ścierne szlifują materiały ceramiczne z wysokimi szybkościami usuwania materiału (na przykład 19-380 cm³/min/cm), z mniejszym zużyciem ściernym ściernicy i mniejszym uszkadzaniem obrabianego elementu niż w przypadku konwencjonalnych narzędzi ściernych.

Z opisu patentowego nr US-A-5607489 znane jest narzędzie ścierne nadające się do szlifowania szafiru albo innych materiałów ceramicznych. Opisane narzędzie jest okładziną metalową zawierającą diament związany w zeszklonej osnowie zawierającej od 2 do 20% objętościowych stałego środka smarującego i co najmniej 10% objętościowych porów.

Narzędzie ścierne zawierające diament związany w metalowej osnowie z 15 do 50% objętościowych wybranych wypełniaczy, takich jak grafit, jest znane z opisu patentowego nr US-A-3925035. Narzędzie wykorzystuje się do szlifowania węglików spiekanych.

Ściernica odcinająca wykonana z diamentowego ziarna ściernego związanego metalem jest znana z opisu patentowego nr US-A-2238351. Spoiwo składa się z miedzi, żelaza, cyny i ewentualnie niklu, a związane ziarno ścierne spieka się na stalowym rdzeniu, ewentualnie z etapem lutowania w celu zapewnienia odpowiedniej adhezji. Podano, że najlepsze wiązanie ma twardość równą 70 według skali B Rockwella.

Narzędzie ścierne zawierające drobne ziarno diamentowe (bort) związane w spoiwie metalowym o stosunkowo niskiej temperaturze topnienia, takim jak spoiwo brązowe, jest znane z opisu US-Re-21165. Niskotopliwe spoiwo służy do zapobiegania utlenianiu się drobnego ziarna diamentowego. Wieniec ścierny jest wykonany w postaci pojedynczego pierścieniowego segmentu ściernego, i jest on przyłączony do środkowej tarczy aluminiowej albo z innego materiału.

Żadne z tych narzędzi ściernych nie okazało się całkowicie zadowalające przy precyzyjnym szlifowaniu ceramicznych części składowych.

Takie narzędzia zawodzą, jeżeli chodzi o spełnienie rygorystycznych wymagań co do kształtu, wielkości i jakości powierzchni części, gdy pracuje się z handlowo możliwymi szybkościami szlifowania. Większość handlowych narzędzi ściernych zalecanych do stosowania w takich operacjach jest superściernymi ściernicami ze spoiwem żywicowym albo zeszklonym, i są przeznaczone do pracy przy stosunkowo niskiej skuteczności szlifowania, pozwalającej unikać powierzchniowych i podpowierzchniowych uszkodzeń składników ceramicznych. Skuteczność szlifowania zmniejsza się ponadto na skutek tendencji obrabianych elementów ceramicznych do zapychania powierzchni czołowej ściernicy, co wymaga częstego obciągania i nastawiania ściernic w celu zachowania dokładnych kształtów.

W miarę jak wzrasta zapotrzebowanie rynku na dokładne ceramiczne części składowe w takich wyrobach, jak silniki, sprzęt ogniotrwały i urządzenia elektroniczne (na przykład płytki półprzewodnikowe, głowice magnetyczne i okna obrazowe), wzrasta zapotrzebowanie na lepsze narzędzia ścierne do precyzyjnego szlifowania wyrobów ceramicznych.

Przy wykończaniu materiałów ceramicznych o wysokiej sprawności, takich jak węglik glinowo-tytanowy (AlTiC), do elektronicznych części składowych operacje szlifowania powierzchniowego albo szlifowania wstecznego wymagają wysokiej jakości, gładkich wykończeń powierzchni przy małych siłach, operacji szlifowania przy stosunkowo małych prędkościach. Przy wstecznym szlifowaniu tych materiałów skuteczność szlifowania określa się zarówno na podstawie jakości powierzchni obrabianego elementu i regulacji przyłożonej siły, jak i wysokich szybkości usuwania materiału i odporności ściernicy na ścieranie.

Według wynalazku, narzędzie ścierne do szlifowania powierzchni, zawierające rdzeń mający obrzeże kołowe i wieniec ścierny, charakteryzuje się tym, że rdzeń ma minimalną wytrzymałość właściwą 2,4 MPa-cm3/g, a gęstość rdzenia wynosi od 0,5 do 8,0 g/cm3, zaś wieniec ścierny składa się z segmentów ściernych, które zawierają, w ilościach dobranych maksymalnie do 100% objętościowych, od 0,05 do 10% objętościowych ziarna superściernego, od 10 do 35% objętościowych kruchego wypełniacza i od 55 do 89,95% objętościowych osnowy spoiwa metalowego, która ma wytrzymałość na kruche pękanie od 1,0 do 6,0 MPa m .

PL 197 639 B1

Korzystnie, rdzeń zawiera metalowy materiał wybrany z grupy obejmującej aluminium, stal, tytan i brąz, ich kompozyty i stopy oraz ich połączenia.

Segmenty ścierne zawierają od 60 do 84,5% objętościowych osnowy spoiwa metalowego, od 0,5 do 5% objętościowych ziarna ściernego i od 15 do 35% objętościowych kruchego wypełniacza, a osnowa spoiwa metalowego ma maksymalną porowatość 5% objętościowych.

Kruchy wypełniacz jest wybrany z grupy obejmującej grafit, heksagonalny azotek boru, puste wewnątrz kulki ceramiczne, skaleń, sjenit nefelinowy, pumeks, glinkę kalcynowaną i kulki szklane oraz ich kombinacje.

Ziarno superścierne jest wybrane z grupy obejmującej diament i regularny azotek boru oraz ich kombinacje, a zwłaszcza jest diamentem o wielkości ziarna od 2 do 300 mikrometrów.

Spoiwo metalowe zawiera od 35 do 84% wagowych miedzi i od 16 do 65% wagowych cyny. Korzystnie spoiwo metalowe zawiera od 0,2 do 1,0% wagowych fosforu.

Narzędzie zawiera co najmniej dwa segmenty ścierne, przy czym segmenty ścierne mają wydłużony, łukowaty kształt i krzywiznę wewnętrzną pasującą do kołowego obwodu rdzenia, a każdy segment ścierny ma dwa końce dopasowane do przyległych segmentów ściernych i jest połączony z rdzeniem tworząc z pozostałymi segmentami ściernymi wieniec ścierny ciągły pozbawiony szczelln pomiędzy segmentami ściernymi.

Narzędzie stanowi ściernica typu 1A1 lub ściernica garnkowa.

Korzystnie, termicznie trwałe spoiwo jest wybrane z grupy obejmującej w zasadzie epoksydowe spoiwo klejowe, spoiwo metalurgiczne, spoiwo mechaniczne i spoiwo dyfuzyjne oraz ich kombinacje.

Parametr wytrzymałości właściwej określa się jako stosunek mniejszej wartości wybranej z granicy plastyczności albo wytrzymałości materiału na pękanie podzielonej przez gęstość materiału.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia narzędzie ścierne typu ściernica szlifierska typu 1A1, zawierające ciągły wieniec z segmentami ściernymi związany z obwodem rdzenia, w widoku perspektywicznym; fig. 2 - narzędzie ścierne typu ściernica garnkowa, zawierające nieciągły wieniec segmentów ściernych związanych z obwodem rdzenia, w widoku perspektywicznym; fig. 3 - zależność pomiędzy jakością usuniętego obrabianego materiału i siłą normalną w czasie szlifowania obrabianego elementu z AlTiC za pomocą narzędzia według wynalazku.

Pokazane na fig. 1, 2 narzędzie ścierne według wynalazku jest ściernicą zawierającą rdzeń 2, który ma centralny otwór przelotowy 3 do zamontowania ściernicy na szlifierce, przy czym wzdłuż obrzeża 7 rdzenia 2 jest zamocowany superścierny wieniec ze spoiwem metalowym. Te dwie części ściernicy utrzymywane są ze sobą za pomocą spoiwa, które jest termicznie trwałe w warunkach szlifowania, a ściernica i jej części składowe są zaprojektowane do znoszenia naprężeń generowanych przy prędkościach obwodowych ściernicy co najmniej do 80 m/s, a zwłaszcza do 160 m/s. Korzystnie narzędziem ściernym według wynalazku jest ściernica typu 1A lub ściernica garnkowa, taka jak ściernice typu 2 albo typu 6 albo ściernice garnkowe w kształcie dzwonu typu 11V9.

Rdzeń 2 ma w zasadzie kształt kołowy. Rdzeń 2 może zawierać każdy materiał, który ma minimalną wytrzymałość właściwą 2,4 MPa-cm³/g, a zwłaszcza 40-185 MPa-cm³/g. Materiał rdzenia 2 ma gęstość od 0,5 do 8,0 g/cm3, a zwłaszcza od 2,0 do 8,0 g/cm3. Przykładem odpowiedniego materiału jest stal, aluminium, tytan i brąz, ich kompozyty i stopy oraz ich połączenia. Do wytwarzania rdzenia 2 można wykorzystać wzmocnione tworzywa sztuczne, które mają przewidzianą minimalną wytrzymałość właściwą. Kompozyty i wzmocnione materiały rdzenia 2 mają typowo ciągłą fazę z osnowy metalowej albo z tworzywa sztucznego, często w postaci proszku, do której jako fazę nieciągłą dodaje się włókna albo cząstki twardszego, bardziej sprężystego i ewentualnie mniej gęstego materiału. Przykładem materiałów wzmacniających nadających się do stosowania w rdzeniu narzędzi według wynalazku jest włókno szklane, włókno węglowe, włókno aramidowe, włókno ceramiczne, cząstki i ziarno ceramiczne oraz puste wewnątrz materiały wypełniające, takie jak kulki szklane, mulitowe, z tlenku glinowego i Zeolitu®.

Do wytwarzania rdzenia 2 narzędzia według wynalazku można stosować stal i inne metale o gęstości od 0,5 do 8,0 g/cm3. Przy wytwarzaniu rdzenia 2 stosowanego do szlifowania z dużą prędkością (na przykład co najmniej 80 m/sek), korzystne są lekkie metale w postaci proszku (to jest metale o gęstości od około 1,8 do 4,5 g/cm³), takie jak aluminium, magnez i tytan oraz ich stopy i ich mieszaniny, przy czym szczególnie korzystne jest aluminium i stopy aluminium. Jeżeli w wytwarzaniu narzędzi stosuje się proces montażu ze współspiekaniem, to wybiera się korzystnie metale, które mają temperatury spiekania od 400° do 900°C, a zwłaszcza od 570° do 650°C. Materiały wypełniające

PL 197 639 B1 o niskiej gęstości można dodawać w celu zmniejszenia ciężaru rdzenia. Odpowiednimi materiałami do tego celu są porowate i ewentualnie puste wewnątrz wypełniacze ceramiczne albo szklane, takie jak kulki szklane albo kulki mulitowe. Użyteczne są także nieorganiczne albo niemetaliczne materiały włókniste. Jeżeli jest to wskazane zgodnie z warunkami procesu, to do proszku metalu przed prasowaniem i spiekaniem można dodać skuteczną ilość środka smarującego albo innych środków wspomagających przetwarzanie, znanych w technice spoiw metalowych i superściernych.

W celu zniesienia potencjalnie destrukcyjnych sił wytworzonych przez szybkobieżną operację narzędzie powinno być mocne, trwałe i stałe pod względem wymiarów. Rdzeń 2 musi mieć minimalną wytrzymałość właściwą do pracy ze ściernicami przy bardzo wysokiej prędkości kątowej wymaganej do uzyskania stycznej prędkości stykowej od 80 do 160 m/s. Minimalna wytrzymałość właściwa, wymagana dla materiałów rdzeniowych stosowanych w tym wynalazku wynosi 2,4 MPa-cm³/g.

Parametr wytrzymałości właściwej określa się jako stosunek granicy plastyczności albo wytrzymałości na złamanie materiału rdzenia, podzielonej przez gęstość materiału rdzenia. W przypadku materiałów kruchych, które mają niższą wytrzymałość na złamanie niż granicę plastyczności, parametr wytrzymałości właściwej określa się stosując mniejszą liczbę, to jest wytrzymałość na złamanie. Granica plastyczności materiału jest minimalną siłą przyłożoną przy ciągnięciu, dla której naprężenie materiału zwiększa się bez dalszego wzrostu siły. Na przykład stal ANSI 4140 utwardzona do ponad 240 (w skali Brinella) ma wytrzymałość na rozciąganie ponad 700 MPa. Gęstość tej stali wynosi około 7,8 g/cmi³, a zatem jej parametr wytrzymałości właściwej wynosi około 90 MPa-cm3/g. Podobnie niektóre stopy aluminiowe, na przykład A1 2024, A1 7075 i Al 7178, które można poddawać obróbce cieplnej aż do twardości według Brinella ponad około 100, mają wytrzymałości na rozciąganie wyższe niż około 300 MPa. Takie stopy aluminium mają niską gęstość około 2,7 g/cm3, a zatem wykazują parametr wytrzymałości właściwej większy niż 110 MPa-cm3/g. Do stosowania nadają się również stopy tytanowe i kompozyty brązu oraz stopy wytworzone z gęstością nie większą niż 8,0 g/cm3. Materiał rdzenia powinien być wiązki, termicznie trwały w temperaturach osiąganych w strefie szlifowania (to jest od około 50° do 200°C), odporny na reakcję chemiczną z chłodziwami i środkami smarującymi stosowanymi przy szlifowaniu i odporny na zużycie ścierne przez erozję na skutek ruchu odłamków ze skrawania w strefie szlifowania. Chociaż niektóre tlenki glinowe i inne materiały ceramiczne mają akceptowalne wartości rozerwania (to jest ponad 60 MPa-cm3/g), to są one na ogół zbyt kruche i na skutek pękania zawodzą pod względem strukturalnym w czasie szlifowania szybkobieżnego. Zatem materiały ceramiczne nie nadają się do stosowania na rdzeń narzędzia i korzystny jest metal, a zwłaszcza utwardzona stal narzędziowa.

Część ścierna narzędzia ściernego według wynalazku stanowi segmentowy albo ciągły wieniec zamontowany na rdzeniu 2. Segmentowy wieniec ścierny przedstawiono na fig. 1. W tym przykładzie wykonania rdzeń 2 ma centralny otwór przelotowy 3 do montowania ściernicy na wałku napędu mechanicznego (nie pokazanym). Wieniec narzędzia ściernego zawiera superścierne ziarno 4 osadzone w osnowie metalowego spoiwa 6, korzystnie przy zachowaniu jednorodnej koncentracji. Pewna liczba segmentów ściernych 8 tworzy wieniec ścierny pokazany na fig. 1. Chociaż w przedstawionym rozwiązaniu pokazano dziesięć segmentów ściernych 8, to liczba segmentów nie jest istotna. Poszczególny segment ścierny 8, jak przedstawiono na fig. 1, ma kształt ściętego pierścienia o przekroju prostokątnym (kształt łukowaty), określonego długością l, szerokością w i głębokością d.

Narzędzie ścierne według wynalazku przedstawione na fig. 1 uważa się za rozwiązanie reprezentatywne dla ściernic, ale nie powinno być ono widziane jako rozwiązanie ograniczające wynalazek. Liczne geometryczne warianty ściernic segmentowych uważanych za odpowiednie obejmują ściernice garnkowe, jak przedstawiono na fig. 2, ściernice z otworami w rdzeniu 2 i ewentualnie ze szczelinami pomiędzy kolejnymi segmentami oraz ściernice z segmentami ściernymi 8 o szerokości innej niż szerokość rdzenia 2. Otwory albo szczeliny wykorzystuje się czasami do zapewnienia dróg do doprowadzania chłodziwa do strefy szlifowania i do usuwania ze strefy odłamków ze skrawania. Segmenty ścierne szersze niż szerokość rdzenia stosuje się okazyjnie do zabezpieczania struktury rdzenia przed erozją na skutek kontaktu z drobnym materiałem w miarę jak ściernica wnika promieniowo w obrabiany element.

Ściernicę można wytwarzać poprzez formowanie najpierw poszczególnych segmentów o z góry wybranych rozmiarach, a następnie łączenie wstępnie uformowanych segmentów z obrzeżem 7 rdzenia 2 za pomocą odpowiedniego spoiwa. Inny korzystny sposób wytwarzania polega na formowaniu jednostek prefabrykatów segmentów z proszkowej mieszaniny ziarna ściernego i spoiwa, prasowaniu kompozycji dookoła obrzeża 7 rdzenia 2 i doprowadzaniu ciepła i przykładaniu nacisku w celu wytworzenia i przyczepienia segmentów in situ (to jest współspiekanie rdzenia i wieńca). Proces współspiePL 197 639 B1 kania jest korzystny przy wytwarzaniu ściernic garnkowych do szlifowania powierzchni, stosowanych do wstecznego szlifowania płytek i struktur półprzewodnikowych z twardych materiałów ceramicznych, takich jak AlTiC.

Część składowa stanowiąca wieniec ścierny narzędzia ściernego według wynalazku może być wieńcem ciągłym albo wieńcem nieciągłym, jak przedstawiono odpowiednio na fig. 1 i 2. Ciągły wieniec ścierny zawiera jeden segment ścierny albo co najmniej dwa segmenty ścierne, spiekane oddzielnie w formach, a następnie montowane indywidualnie na rdzeniu za pomocą termicznie trwałego spoiwa (to jest spoiwa trwałego w temperaturach występujących w czasie szlifowania na części segmentów skierowanej od czoła szlifowania, typowo około 50-350°C). Nieciągłe wieńce ścierne, jak przedstawiono na fig. 2, wytwarza się z co najmniej dwóch segmentów, a segmenty umieszcza się rozdzielone szczelinami w wieńcu, dzięki czemu nie stykają się one końcami na swoich długościach l, jak w segmentowych ściernicach z ciągłym wieńcem ściernym. Na rysunku przedstawiono korzystne przykłady wykonania wynalazku, których nie należy uważać za ograniczające. Na przykład nieciągłe wieńce można stosować na ściernicach 1A, natomiast wieńce ciągłe - na ściernicach garnkowych.

W przypadku szlifowania szybkobieżnego, a zwłaszcza szlifowania obrabianych elementów, które mają kształt cylindryczny, korzystny jest ciągły wieniec typu ściernicy 1A. Segmentowe ciągłe wieńce ścierne mają przewagę w porównaniu z pojedynczym ciągłym wieńcem ściernym formowanym w postaci jednego elementu w kształt pierścieniowy dzięki większej łatwości uzyskania prawdziwego okrągłego, płaskiego kształtu w czasie wytwarzania narzędzia z wielu segmentów ściernych.

W przypadku operacji szlifowania wolnobieżnego (na przykład od 25 do 60 m/sek), a zwłaszcza szlifowania powierzchni i wykończania płaskich obrabianych elementów, korzystne są nieciągłe wieńce ścierne (na przykład ściernica garnkowa pokazana na fig. 2). Ponieważ jakość powierzchni jest decydująca w operacjach wolnobieżnego wykończania powierzchni, to szczeliny można formować w segmentach albo niektóre segmenty można opuszczać w wieńcu w celu wspomagania usuwania odpadowego materiału, który mógłby uszkadzać powierzchnię obrabianego elementu.

Część składowa stanowiąca wieniec ścierny zawiera superścierne ziarno 4 utrzymywane w osnowie 6 ze spoiwa metalowego, formowane typowo drogą spiekania mieszaniny proszku spoiwa metalowego i ziarna ściernego w formie do otrzymania pożądanej wielkości i kształtu wieńca ściernego albo segmentów wieńca ściernego.

Ziarno superścierne 4 stosowane w wieńcu ściernym można wybrać z grupy obejmującej diament, naturalny albo syntetyczny, CBN i połączenia tych materiałów ściernych. Wielkość ziarna i wybór jego rodzaju zmienia się w zależności od natury obrabianego elementu i rodzaju procesu szlifowania. Na przykład przy szlifowaniu i polerowaniu szafiru albo AlTiC korzystna jest wielkość ziarna, która wynosi od 2 do 300 mikrometrów. W przypadku szlifowania innych tlenków glinowych na ogół korzystna jest wielkość ziarna superściernego od około 125 do 300 mikrometrów (rozmiar ziarna 60 do 120 według rozmiaru ziarna firmy Norton Company). W przypadku szlifowania azotku krzemu na ogół korzystna jest wielkość ziarna od około 45 do 80 mikrometrów (rozmiar ziarna 200 do 400). Drobniejsze ziarna są korzystne w przypadku wykończania powierzchni, natomiast grubsze ziarna są korzystne w przypadku operacji szlifowania średnicy cylindrycznej, profilowej albo wewnętrznej, gdzie usuwa się duże ilości materiału.

Wieniec ścierny narzędzia zawiera od 0,05 do 10% objętościowych, a zwłaszcza od 0,5 do 5% objętościowych, ziarna superściernego 4. Niewielkie ilości kruchego materiału wypełniającego o twardości mniejszej niż twardość metalowej osnowy mogą być dodane jako wypełniacz wiążący w celu zwiększenia szybkości ścierania spoiwa. Wieniec może zawierać od 10 do 35% objętościowych, a zwłaszcza od 15 do 35% objętościowych wypełniacza 5. Odpowiedni kruchy materiał wypełniający musi charakteryzować się odpowiednimi właściwościami termicznymi i mechanicznymi odpowiednimi dla temperaturowych i ciśnieniowych warunków spiekania stosowanych przy wytwarzaniu segmentów ściernych i zestawianiu ściernicy. Przykładem użytecznych kruchych materiałów wypełniających jest grafit, heksagonalny azotek boru, puste wewnątrz kulki ceramiczne, skaleń, sjenit nefelinowy, pumeks, kalcynowana glinka i kulki szklane oraz ich połączenia.

Można wykorzystać każde spoiwo metalowe, które nadaje się do wiązania materiałów superściernych i ma odporność na kruche pękanie od 1,0 do 6,0 MPa-m^1/2, a zwłaszcza od 2,0 do 4,0 MPa-m^1c. Odporność na kruche pękanie jest czynnikiem intensywności naprężenia, przy którym pękanie zainicjowane w materiale rozchodzi się i prowadzi do pękania materiału. Odporność na kruche pękanie wyraża się jako

K1c = (Q)(n ^1/2)(c^1/2),

PL 197 639 B1 gdzie K_1c jest odpornością na kruche pękanie, a_f jest naprężeniem przyłożonym przy złamaniu, a c jest połową długości pęknięcia.

Istnieje szereg sposobów, które można wykorzystać do oznaczenia odporności na kruche pękanie, a każdy z nich obejmuje etap początkowy, w którym w badanym materiale wytwarza się pęknięcie o znanej wielkości, a następnie przykłada się obciążenie naprężające aż do pęknięcia materiału. Naprężenie przy złamaniu i długość pęknięcia wstawia się do równania i oblicza odporność na kruche pękanie (na przykład odporność na kruche pękanie stali wynosi około 30-60 MPa-m^1c, tlenku glinowego - około 2-3 MPa-m^1c, azotku krzemu - około 4-5 MPa-m^1/2, a tlenku cyrkonu - około 7-9 MPa-m^1/2).

W celu zoptymalizowania okresu użytkowania ściernicy i sprawności szlifowania szybkość zużycia ściernego spoiwa powinna być równa albo nieznacznie wyższa niż szybkość zużycia ściernego ziarna ściernego w czasie operacji szlifowania. W celu obniżenia szybkości zużycia ściernego ściernicy do spoiwa metalowego można dodawać wypełniacze, takie jak wspomniane wyżej. W celu umożliwienia większych szybkości usuwania materiału w czasie szlifowania korzystne są proszki metali mające skłonność do tworzenia stosunkowo gęstych struktur spoiwa (to jest porowatości mniejszej niż 5% objętościowych).

Do materiałów odpowiednich na metalowe spoiwo wieńca należą, lecz nie tylko, brąz, stopy miedzi i cynku (mosiądz), kobalt i żelazo oraz ich stopy i mieszaniny. Te metale można stosować ewentualnie z tytanem albo wodorotlenkiem tytanu albo innym superściernym reaktywnym materiałem (to jest czynnymi składnikami spoiwa) zdolnym do tworzenia karbidkowego albo azotkowego wiązania chemicznego pomiędzy ziarnem i spoiwem w wybranych warunkach spiekania w celu wzmocnienia punktów wiązania ziarno/spoiwo. Silniejsze oddziaływania ziarno/spoiwo ograniczają przedwczesną utratę ziarna i uszkodzenie obrabianego elementu oraz krótszy okres użytkowania narzędzia, spowodowany przedwczesną utratą ziarna.

W korzystnym rozwiązaniu wieńca ściernego osnowa metalowa stanowi od 55 do 89,95% objętościowych, a zwłaszcza od 60 do 84,5% objętościowych wieńca. Kruchy materiał wypełniający stanowi od /0 do 35% objętościowych, a zwłaszcza od /5 do 35% objętościowych wieńca ściernego. Porowatość spoiwa stanowiącego metalową osnowę powinna być utrzymywana maksymalnie na poziomie 5% objętościowych w czasie wytwarzania segmentu ściernego. Spoiwo metalowe ma korzystnie twardość według Knoopa od 2 do 3 GPa.

W korzystnym rozwiązaniu ściernicy do szlifowania typu / A rdzeń 2 jest wykonany z aluminium, a wieniec zawiera spoiwo z brązu wykonane z proszku miedzi i cyny (80/20% objętościowych) oraz ewentualnie z dodatkiem od 0,/ do 3,0% wagowych, a zwłaszcza od 0,/ do / ,0% wagowych fosforu w postaci proszku fosfor/miedź. W czasie wytwarzania segmentów ściernych proszki metalu o tym składzie miesza się z diamentowym ziarnem ściernym o rozmiarze /00 do 400 (/60 do 45 mikronów), formowanym w ścierne segmenty wieńca i spiekanym albo prasowanym w temperaturze 400-550° przy ciśnieniu 20 do 33 MPa do otrzymania gęstego wieńca ściernego, korzystnie o gęstości co najmniej 95% gęstości teoretycznej (to jest zawierającego nie więcej niż około 5% objętościowych porów).

W typowym procesie wytwarzania ściernic drogą współ-spiekania metalowy proszek na rdzeń 2 wsypuje się do formy stalowej i prasuje na zimno przy ciśnieniu od 80 do 200 kN (ciśnienie około /0-50 MPa) tworząc wypraskę, która ma wielkość w przybliżeniu od /,2 do / ,6 razy większą od pożądanej końcowej grubości rdzenia. Wypraskę rdzenia umieszcza się w grafitowej formie i do wnęki pomiędzy rdzeniem i zewnętrznym wieńcem formy grafitowej dodaje mieszaninę ziarna ściernego (rozmiar ziarna od 2 do 300 mikrometrów) i proszkowej mieszanki spoiwa metalowego. Pierścień nastawczy można wykorzystać do sprasowania proszku ściernego i proszku spoiwa metalowego do takiej samej grubości jak grubość preformy rdzenia. Zawartość formy grafitowej prasuje się następnie na gorąco w temperaturze od 370° do 4/0°C pod ciśnieniem 20 do 48 MPa w ciągu 6 do /0 minut. Jak wiadomo, temperaturę można podnosić skokowo (na przykład od 25 do 4/0°C w ciągu 6 minut i utrzymywać w temperaturze 4/0°C w ciągu /5 minut) albo zwiększać stopniowo przed przyłożeniem ciśnienia do zawartości formy.

Po prasowaniu na gorąco formę grafitową zrywa się z części, którą chłodzi się i wykańcza konwencjonalnymi sposobami otrzymując wieniec ścierny, który ma pożądane rozmiary i tolerancje. Na przykład część można wykańczać na wymiar stosując ściernice z zeszklonym spoiwem na szlifierkach albo ostrza węglikowe na tokarce.

Przy współspiekaniu rdzenia i wieńca według wynalazku do doprowadzania części do jej końcowego kształtu konieczne jest niewielkie usunięcie materiału. W innych sposobach formowania termicznie trwałego spoiwa pomiędzy wieńcem ściernym i rdzeniem konieczna może być obróbka maPL 197 639 B1 szynowa zarówno rdzenia, jak i wieńca, przed etapem cementacji, wiązania albo dyfuzji, w celu zabezpieczenia odpowiedniej powierzchni do dopasowania i związania części.

Przy wytwarzaniu termicznie trwałego wiązania pomiędzy wieńcem i rdzeniem z zastosowaniem segmentowych wieńców ściernych można zastosować każde termicznie trwałe spoiwo, które ma wytrzymałość konieczną do zniesienia obwodowych prędkości ściernic do 160 m/sek. Termicznie trwałe spoiwa są odporne na temperatury procesów szlifowania, napotykane prawdopodobnie na części segmentów ściernych, odwróconej od czołowej powierzchni szlifowania. Takie temperatury wynoszą typowo od około 50° do 350°C.

Spoiwo wiążące powinno być bardzo wytrzymałe w celu znoszenia sił niszczących istniejących w czasie obracania się ściernicy i w czasie operacji szlifowania, przy czym korzystne są dwuskładnikowe cementy na bazie żywic epoksydowych. Korzystnie, cement epoksydowy, żywicę epoksydową Technodyne® HT-18 (otrzymaną z firmy Taoka Chemicals, Japonia), i jego modyfikowany utwardzacz aminowy można mieszać w stosunku 100 części żywicy do 19 części utwardzacza. Materiał wypełniający, taki jak drobny proszek krzemionkowy, można dodawać w celu zwiększenia lepkości cementu w stosunku 3,5 części na 100 części żywicy. Segmenty można montować za pomocą cementu na całym obwodzie rdzeni ściernic albo na częściowym obwodzie rdzenia. Przed przyłączeniem segmentów obwód rdzeni metalowych można poddawać piaskowaniu w celu uzyskania odpowiedniego stopnia chropowatości. Zagęszczony cement epoksydowy nakłada się na końce i spód segmentów, które umieszcza się dookoła rdzenia 2 w zasadzie jak przedstawiono na fig. 1 i utrzymuje mechanicznie na swoim miejscu w czasie utwardzania. Cement epoksydowy pozostawia się do utwardzenia (na przykład w temperaturze pokojowej w ciągu 24 godzin, a następnie w ciągu 48 godzin w temperaturze 60°C). Drenowanie cementu w czasie utwardzania i ruch segmentów jest zminimalizowany w czasie utwardzania przez dodatek wystarczającej ilości materiału wypełniającego w celu zoptymalizowania lepkości cementu epoksydowego.

Wytrzymałość połączenia klejowego można zbadać drogą wirowania przy przyspieszeniu 45 obrotów na minutę, jak to się prowadzi w celu pomiaru szybkości, przy której następuje rozerwanie się ściernicy. Ściernice wymagają wykazanych znamionowych prędkości rozrywania się, równoważnych stycznym prędkościom stykowym co najmniej 271 m/s, w celu jakościowej oceny operacji w aktualnie stosowanych standardach bezpieczeństwa 160 m/s stycznej prędkości stykowej w Stanach Zjednoczonych.

Narzędzia ścierne według wynalazku są przeznaczone zwłaszcza do precyzyjnego szlifowania i wykończania materiałów kruchych, takich jak zaawansowane materiały ceramiczne, szkło i części składowe zawierające materiały ceramiczne i ceramiczne materiały kompozytowe. Narzędzia według wynalazku zaleca się do szlifowania materiałów ceramicznych, włącznie, lecz nie tylko, z silikonem, mono- i polikrystalicznymi tlenkami, węglikami, borkami i krzemkami, polikrystalicznym diamentem, szkłem i kompozytami składników ceramicznych w nieceramicznej osnowie oraz ich połączenia. Przykłady typowych materiałów obrabianych elementów obejmują, lecz nie tylko, AlTiC, azotek krzemu, tlenoazotek krzemu, stabilizowany tlenek cyrkonu (na przykład szafir), węglik boru, dwuborek tytanu i azotek glinu oraz kompozyty tych materiałów ceramicznych, jak również niektóre kompozyty osnowy metalowej, takie jak spiekane węgliki, oraz twarde kruche materiały bezpostaciowe, takie jak szkło mineralne. Za pomocą tych ulepszonych narzędzi ściernych można szlifować każdy z tych monokrystalicznych materiałów ceramicznych albo polikrystalicznych materiałów ceramicznych. W przypadku każdego rodzaju materiału ceramicznego jakość ceramicznej części oraz skuteczność operacji szlifowania zwiększają się ze wzrostem prędkości obwodowej ściernic według wynalazku do 80-160 m/sek.

Wśród części ceramicznych ulepszonych przez zastosowanie narzędzi ściernych według wynalazku znajdują się ceramiczne zawory i drążki popychaczy zaworów silników, uszczelki pomp, łożyska kulkowe i armatura, wkładki narzędzi skrawających, części ścierające się, ciągadła do formowania metali, ogniotrwałe części składowe, wizualne okna obrazowe, szkło płaskie do przednich szyb pojazdów, drzwi i okna, izolatory i części elektryczne oraz ceramiczne elektroniczne części składowe, włącznie, lecz nie tylko, z płytkami silikonowymi, elektronicznymi strukturami półprzewodnikowymi z AlTiC, głowicami zapisującymi, głowicami magnetycznymi i podłożami.

Jeżeli nie wskazano inaczej, to wszystkie części i procenty w następujących przykładach są podane w ilościach wagowych. Przykłady tylko ilustrują wynalazek i nie mają na celu jego ograniczenia.

P r z y k ł a d 1

Narzędzie ścierne według wynalazku przygotowuje się w postaci ściernic diamentowych ze spoiwem metalowym 1A1 z zastosowaniem opisanych niżej materiałów i procesów.

PL 197 639 B1

Przygotowano mieszankę 43,74% wagowych proszku miedzi (gatunek Dendritic FS, wielkość cząstek +200/-325 mesh, otrzymanego z firmy Sintertech International Marketing Corp., Ghent, NY), 6,24% wagowych proszku fosfor/miedź (gatunek 1501, wielkość cząstek +100/-325 mesh, otrzymanego z firmy New Jersey Zinc Company, Palmerton, PA) i 50,02% wagowych proszku cyny (gatunek MD115, wielkość cząstek +325 mesh, maksymalnie 0,5%, otrzymanego z firmy Alcan Metal Powders, Inc., Elizabeth, New Jersey). Do mieszanki proszków metali dodano diamentowe ziarno ścierne (diament syntetyczny o wielkości grysiku 320, otrzymany z firmy General Electric, Worthington, Ohio) i to połączenie mieszano aż do uzyskania jednorodnej mieszanki. Następnie mieszaninę umieszczono w grafitowej formie i prasowano na gorąco w temperaturze 407°C w ciągu 15 minut pod ciśnieniem 2073 N/cm² aż do utworzenia osnowy o gęstości docelowej ponad 95% gęstości teoretycznej (na przykład w przypadku ściernicy #6 stosowanej w przykładzie 2: > 98,5% gęstości teoretycznej). Twardość B według Rockwella segmentów wytworzonych dla ściernicy #6 wynosiła 108. Segmenty zawierały 18,75% objętościowych ziarna ściernego. Segmenty szlifowano do wymaganej geometrii łukowej w celu dopasowania do obrzeża obrobionego maszynowo rdzenia aluminiowego (aluminium 7075 T6, otrzymane z firmy Yarde Metals, Tewksbury, MA), otrzymując ściernicę o średnicy zewnętrznej około 393 mm i segmentach ściernych o grubości 0,62 cm.

Segmenty ścierne według wynalazku i rdzeń aluminiowy łączono ze sobą za pomocą kompozytu cementowego na bazie żywic epoksydowych wypełnionych krzemionką (spoiwo Technodyne HT-18, otrzymane z firmy Taoka Chemicals, Japonia) wytwarzając ściernice, które miały ciągły wieniec składający się z wielu segmentów ściernych. Stykowe powierzchnie rdzenia i segmenty odtłuszczano i piaskowano zapewniając odpowiednią adhezję.

W celu scharakteryzowania maksymalnej szybkości roboczej tego nowego rodzaju ściernicy, gotową ściernicę o pełnych wymiarach wirowano docelowo aż do zniszczenia w celu oznaczenia wytrzymałości na rozerwanie i znamionowej maksymalnej prędkości roboczej według metody badania maksymalnej szybkości roboczej firmy Norton Company. W tabeli niżej zebrano dane z badania rozerwania się dla typowych przykładów doświadczalnych ściernic ze spoiwem metalowym o średnicy 393 mm.

Dane doświadczalne wytrzymałości na rozerwanie ściernic ze spoiwem metalowym

Ściernica #	Średnica ściernicy cm ^(cal)	Rozerwanie obroty na minutę	Prędkość przy rozerwaniu (m/s)	Prędkość przy rozerwaniu (sfpm)	Maksymalna prędkość robocza (m/s)
4	39,24 (15,45)	9959	204,4	40242	115,8
5	39,29 (15,47)	8990	185,0	36415	104,8
7	39,27 (15,46)	7820	160,8	31657	91,1
9	39,27 (15,46)	10790	221,8	43669	125,7

Zgodnie z tymi danymi ściernice doświadczalne o tej konstrukcji nadają się do prędkości roboczych do 90 m/s. Wyższe prędkości robocze do 160 m/s można łatwo uzyskać drogą dalszych modyfikacji w procesach produkcyjnych i konstrukcjach ściernic.

P r z y k ł a d 2

Ocena skuteczności szlifowania:

Trzy doświadczalne segmentowe ściernice ze spoiwem metalowym, o średnicy 393 mm, grubości 15 mm i centralnym otworze przelotowym 127 mm wykonane według sposobu w przykładzie 1 wyżej (#4 z segmentami o gęstości 95,6% gęstości teoretycznej, #4 o gęstości 97,9% gęstości teoretycznej, #5 o gęstości 97,9% gęstości teoretycznej i #6 o gęstości 98,5% gęstości teoretycznej) badano pod względem sprawności szlifowania. Początkowe badanie przy prędkości 32 i 80 m/s ustaliło, że ściernica z przykładu #6 z trzech ściernic ma najlepszą sprawność szlifowania, chociaż wszystkie trzy ściernice były do przyjęcia. Badanie ściernicy #6 prowadzono przy trzech prędkościach: 32 m/s, 56 m/s i 80 m/s. Dwie ściernice handlowe według poprzedniego stanu techniki, zalecane do szlifowania zaawansowanych materiałów ceramicznych służyły jako ściernice kontrolne i badano je razem ze ściernicami według wynalazku. Jedna z nich była ściernicą diamentową z zeszklonym spoiwem (ściernica

PL 197 639 B1

SD320-N6V10 otrzymana z firmy Norton Company, Worcester, MA), a druga była ściernicą diamentową ze spoiwem żywicowym (ściernica R4BX619C, otrzymana z firmy Norton Company, Worcester, MA).

Ściernicę ze spoiwem żywicowym badano przy wszystkich trzech prędkościach. Ściernicę ze spoiwem zeszklonym badano tylko przy prędkości 32 m/s na skutek uwzględnienia tolerancji prędkości.

Ponad tysiąc szlifów wgłębnych o szerokości 6,35 mm i głębokości 6,35 mm prowadzono na obrabianych elementach z azotku krzemu. Warunki badania szlifowania były następujące:

Warunki badania szlifowania:

Maszyna: Studer Grinder Model S40 CNC

Specyfikacje ściernic: SD320-R4BX619C, SD320-N6V10,

Wielkość: średnica 393 mm, grubość 15 mm i średnica otworu 127 mm,

Prędkość ściernicy: 32, 56 i 80 m/s,

Chłodziwo: lnversol 22 @, 60% oleju i 40% wody

Ciśnienie chłodziwa: 19 kg/cm²,

Szybkość usuwania materiału: zmienna, rozpoczynając od 3,2 mm³/s/mm,

Materiał roboczy: Si3N4 (pręty wykonane z azotku krzemu NT551, otrzymane z firmy Norton Advanced Ceramics, Northboro, Massachusetts) o średnicy 25,4 mm x długość 88,9 mm,

Prędkość robocza: 0,21 m/s, stała,

Wyjściowa średnica robocza: 25,4 mm,

Końcowa średnica robocza: 6,35 mm,

W przypadku operacji wymagających obciągania i wyrównywania warunki odpowiednie dla ściernic ze spoiwem metalowym według wynalazku były następujące:

Operacja obciągania:

Ściernica: 5SG46IVS (otrzymana z firmy Norton Company)

Wielkość ściernicy: średnica 152 mm

Prędkość ściernicy: 3000 obrotów/min, przy stosunku +0,8 względem ściernicy

Wyprzedzenie: 0,38 mm

Kompensacja: 0,005 mm

Operacja wyrównywania:

Drążek: 37C220H-KV (SiC)

Rodzaj: ręczne wyrównywanie drążka

Badania prowadzono w trybie szlifowania wgłębnego cylindrycznych średnic zewnętrznych prętów z azotku krzemu. W celu zachowania najlepszej sztywności obrabianego materiału w czasie szlifowania próbki o długości 88,9 mm trzymano w uchwycie z długością w przybliżeniu 31 mm dostępną do szlifowania. Każdy zestaw prób szlifowania wgłębnego rozpoczynał się od oddalonego końca każdego pręta. Po pierwsze, w celu zakończenia jednej próby ściernica wykonywała szlif wgłębny o szerokości 6,35 mm i głębokości promieniowej 3,18 mm. Następnie ponownie nastawiano roboczą liczbę obrotów na minutę w celu skompensowania utraty prędkości roboczej na skutek zmniejszonej średnicy obrabianego elementu. Dwa dalsze podobne szlify wgłębne prowadzono w tym samym miejscu w celu zmniejszenia średnicy obrabianego elementu od 25,4 mm do 6,35 mm. Następnie ściernicę przesuwano w bok o 6,35 mm bliżej uchwytu i prowadzono następne trzy szlify wgłębne. W celu zakończenia dwunastu szlifów wgłębnych na jednym końcu próbki prowadzono cztery przesunięcia w bok po tej samej stronie próbki. Następnie próbkę odwracano odsłaniając drugi koniec dla dalszych dwunastu szlifów. W ten sposób na każdej próbce przeprowadzono 24 szlify.

Początkowe próby porównawcze ściernic ze spoiwem metalowym według wynalazku oraz ściernic ze spoiwem żywicowym i zeszklonym prowadzono przy prędkości obwodowej 32 m/s i przy trzech szybkościach usuwania materiału (MRR¹), w przybliżeniu od prędkości 3,2 rnm3/s/mm do prędkości 10,8 mm3/s/mm. W tabeli 1 przedstawiono różnice sprawności, jak przedstawiono za pomocą stosunków G, spośród trzech różnych rodzajów ściernic po dwunastu szlifach wgłębnych. Stosunek G jest niemianowanym stosunkiem objętości materiału usuniętego do objętości zużycia ściernego ściernicy. Dane wskazują, że ściernica ze spoiwem zeszklonym gatunku N miała lepsze stosunki G niż ściernica ze spoiwem żywicowym R przy większych prędkościach usuwania materiału, co sugeruje, że miększa ściernica działa lepiej przy szlifowaniu ceramicznego obrabianego elementu. Jednak twardsza, doświadczalna ściernica (#6) ze spoiwem metalowym przewyższała znacznie ściernicę ze spoiwem żywicowym i ściernicę ze spoiwem zeszklonym przy wszystkich szybkościach usuwania materiału.

PL 197 639 B1

W tabeli 1 przedstawiono szacunkowe stosunki G dla ściernicy ze spoiwem żywicowym i nowej ściernicy ze spoiwem metalowym (#6) w warunkach wszystkich szybkości usuwania materiału. Ponieważ nie istniało dające się zmierzyć zużycie ścierne ściernicy po dwunastu szlifach przy każdej szybkości usuwania materiału dla ściernicy ze spoiwem metalowym, to dla każdego szlifu podano symboliczną wartość 0,25 gm (0,01 milicala promieniowego zużycia ściernego ściernicy. Dało to obliczony stosunek G 6061.

Chociaż ściernica ze spoiwem według wynalazku zawierała diament o koncentracji 75 (około 18,75% objętościowo ziarna ściernego w segmencie ściernym), a ściernice ze spoiwem żywicowym i zeszklonym miały odpowiednio koncentrację 100 i 150 (25% i 37,5% objętościowych), to ściernica według wynalazku wciąż wykazywała wyższe osiągi szlifowania. Przy tych względnych koncentracjach ziarna można by się spodziewać wyższych osiągów szlifowania ze ściernic kontrolnych, zawierających objętościowo więcej ziarna ściernego, a zatem nie spodziewano się takich wyników.

W tabeli 1 przedstawiono dane dotyczące wykończenia powierzchni (Ra) i falistości (Wt) zmierzone na próbkach oszlifowanych za pomocą trzech ściernic przy niskiej prędkości doświadczalnej. Wartość falistości Wt jest maksymalną odległością od wierzchołka do doliny profilu falistości. Wszystkie dane co do wykończenia powierzchni mierzono na powierzchniach przygotowanych drogą cylindrycznego szlifowania wgłębnego bez wyiskrzenia. Te powierzchnie byłyby normalnie bardziej szorstkie niż powierzchnie przygotowane drogą szlifowania przelotowego.

W tabeli 1 przedstawiono różnicę zużycia energii przy szlifowaniu przy różnych szybkościach usuwania materiału dla trzech rodzajów ściernic. Ściernica ze spoiwem żywicowym wykazywała niższe zużycie energii niż pozostałe dwie ściernice, natomiast doświadczalna ściernica ze spoiwem metalowym i ściernica ze spoiwem zeszklonym miały porównywalne zużycia energii. Ściernica doświadczalna zużywała akceptowalną ilość energii przy operacjach szlifowania materiałów ceramicznych, zwłaszcza z punktu widzenia korzystnych danych stosunku G i wykończenia powierzchni, obserwowanych w ściernicach według wynalazku.

Ściernice według wynalazku wykazywały na ogół zużycie energii proporcjonalne do szybkości usuwania materiału.

T a b e l a 1

Próbka	MRR' mm³/s/mm	Prędkość ściernicy M/s	Siła styczna N/mm	Jednostka energii W/mm	Energia właściwa W-s/mmP	Stosunek G	Wykończenie powierzchni Ra μιτι	Falistość Wt μιτι
Spoiwo żywicowe
973	3,2	32	0,48	40	12,8	585,9	0,52	0,86
1040	6,3	32	0,98	84	13,3	36,6	0,88	4,01
980	8,9	32	1,67	139	9,5	7,0	0,99	4,50
1016	3,2	56	0,49	41	13,1	586,3	0,39	1,22
1052	6,3	56	0,98	81	12,9	293,2	0,55	1,52
992	3,2	80	0,53	45	14,2	586,3	0,42	1,24
1064	6,3	80	0,89	74	11,8	293,2	0,62	1,80
1004	9,0	80	1,32	110	12,2	586,3	0,43	1,75
Spoiwo zeszklone
654	3,2	32	1,88	60	19,2	67,3	0,7	2,50
666	9,0	32	4,77	153	17,1	86,5	1,6	5,8
678	11,2	32	4,77	153	13,6	38,7	1,7	11,8
Doświadczalne spoiwo metalowe
407	3,2	32	2,09	67	2,1	6051	0,6	0,9
419	6,3	32	4,03	130	20,6	6051	0,6	0,9
431	9,0	32	5,52	177	19,7	6051	0,6	0,8
443	3,2	56	1,41	80	25,4	6051	0,6	0,7
455	6,3	56	2,65	150	23,9	6051	0,5	0,7
467	9,0	56	3,70	209	23,3	6051	0,5	0,6
479	3,2	80	1,04	85	26,9	6051	0,5	1,2
491	6,3	80	1,89	153	24,3	6051	0,6	0,8
503	9,0	80	2,59	210	23,4	6051	0,6	0,8

PL 197 639 B1

Gdy sprawność szlifowania mierzono przy prędkości 80 m/s (15750 sfpm) w dodatkowej próbie szlifowania w tych samych warunkach, to ściernica ze spoiwem żywicowym i doświadczalna ściernica ze spoiwem metalowym wykazywały porównywalne zużycie energii przy szybkości usuwania materiału (MRR) 9,0 mm³/s/mm (0,8 cal³/min/cal). Jak przedstawiono w tabeli 2, ściernice doświadczalne pracowały przy zwiększających się MRR bez utraty sprawności albo bez nieakceptowanych obciążeń energetycznych. Zużycie energii ściernic ze spoiwem metalowym było z grubsza proporcjonalne do szybkości usuwania materiału (MRR). Najwyższe osiągnięte szybkości usuwania materiału (MRR) w ^tyc^{h b}a^danⁱac^h w^ynosrto 4^7,3 mm^3/s^/mm (^28,4 cm^3/min^/cm).

Dane z tabeli 2 są średnimi z dwunastu przejść szlifowania. Poszczególne odczyty energii dla każdego z dwunastu przejść pozostawały w znacznej zgodności ze ściernicą doświadczalną w ramach każdej szybkości usuwania materiału. Normalnie można by obserwować wzrost energii w miarę jak prowadzi się kolejne przejścia szlifowania, a ziarna ścierne w ściernicy zaczynają matowieć albo powierzchnia czołowa ściernicy staje się obciążona materiałem z obrabianego elementu. Obserwuje się to często w miarę wzrostu szybkości usuwania materiału (MRR). Jednak stałe poziomy zużycia energii obserwowane w ramach każdej szybkości usuwania materiału (MRR) w czasie dwunastu szlifów wykazują niespodziewanie, że ściernica doświadczalna utrzymywała swoje ostre punkty skrawania w czasie całej próby przy wszystkich szybkościach usuwania materiału (MRR).

Ponadto w czasie tej całej próby, przy szybkościach usuwania materiału w granicach od 9,0 mm3/s/mm (0,8 caP/min/cal) do 47,3 mm3/s/mm (4,4 caP/min/cal), nie było konieczne obciąganie albo nastawianie ściernicy doświadczalnej.

Cała, nagromadzona ilość materiału na bazie azotku krzemu, zeszlifowanego bez jakichkolwiek śladów zużycia ściernego ściernicy, była równoważna 271 cm3 na cm (42 cale3 na cal) szerokości ściernicy. W przeciwieństwie do tego stosunek G w przypadku ściernicy ze spoiwem żywicowym o koncentracji 100 przy szybkości usuwania materiału 8,6 mm³/s/mm (0,8 caP/min/cal) wynosił w przybliżeniu 583 po dwunastu szlifach wgłębnych. Ściernica doświadczalna nie wykazywała żadnego dającego się mierzyć zużycia ściernego po 168 szlifach wgłębnych przy 14 różnych szybkościach usuwania materiału.

Z tabeli 2 wynika, że próbki szlifowane za pomocą doświadczalnej ściernicy ze spoiwem metalowym przy wszystkich 14 szybkościach usuwania materiału zachowywały stałe wykończenia powierzchni od 0,4 gm (16 gcali) do 0,5 gm (20 gcali) i miały wartości falistości od 1,0 gm (38 gcali) do 1,7 gm (67 gcali). Ściernica ze spoiwem żywicowym nie była badana przy tych wysokich szybkościach usuwania materiału. Jednak przy szybkości usuwania materiału 8,6 iW/s/mm (0,8 caP/min/cal) pręty ceramiczne szlifowane za pomocą ściernicy ze spoiwem żywicowym miały nieznacznie lepsze, lecz porównywalne wykończenia powierzchni (0,43 gm w porównaniu z 0,5 gm, i gorszą falistość (1,73 gm w porównaniu z 1,18 g m).

Niespodziewanie nie było żadnego widocznego pogorszenia wykończenia powierzchni, gdy pręty ceramiczne szlifowano za pomocą nowej ściernicy ze spoiwem metalowym ze zwiększoną szybkością usuwania materiału. Pozostaje to w przeciwieństwie do zwykle obserwowanego pogorszenia wykończania powierzchni ze wzrostem szybkości skrawania w przypadku ściernic standardowych, takich jak stosowane tu ściernice kontrolne.

Ogólne wyniki wskazują, że doświadczalna ściernica ze spoiwem metalowym była w stanie szlifować skutecznie przy szybkości usuwania materiału (MRR), która była ponad 5 razy większa niż szybkość usuwania materiału (MRR) osiągana za pomocą standardowej, dostępnej w handlu ściernicy ze spoiwem żywicowym. Ściernica doświadczalna miała przy niższych szybkościach MRR stosunek G ponad 10 razy większy w porównaniu ze stosunkiem G dla ściernicy ze spoiwem żywicowym.

PL 197 639 B1

T a b e l a 2 szybkości usuwania materiału (MRR) badanych przy prędkości ściernicy 80 m/s

Próbka	MRR' mm³/s/mm	Siła styczna N/mm	Jednostka energii W/mm	Energia właściwa W-s/mirP	Stosunek G	Wykończenie powierzchni Ra pm	Falistość Wt pm
Spoiwo żywicowe
1004	9,0	1,32	110	12,2	586,3	0,43	1,75
Spoiwo metalowe według wynalazku
805	9,0	1,21	98	11,0	6051	0,51	1,19
817	18,0	2,00	162	9,0	6051	0,41	0,97
829	22,5	2,62	213	9,5	6051	0,44	1,14
841	24,7	2,81	228	9,2	6051	0,47	1,04
853	27,0	3,06	248	9,2	6-51	0,48	1,09
865	29,2	3,24	262	9,0	6051	0,47	1,37
877	31,4	3,64	295	9,4	6051	0,47	1,42
889	33,7	4,01	325	9,6	6051	0,44	1,45
901	35,9	4,17	338	9,4	6051	0,47	1,70
913	38,2	4,69	372	9,7	6051	0,47	1,55
925	40,4	4,98	404	10,0	6051	0,46	1,55
937	42,7	5,05	409	9,6	6051	0,44	1,57
949	44,9	5,27	427	9,5	6051	0,47	1,65
961	47,2	5,70	461	9,8	6051	0,46	1,42

Przy pracy przy prędkościach ściernic 32 m/s (6252 sfpm) i 56 m/s (11000 sfpm) zużycie energii w przypadku ściernicy ze spoiwem metalowym było wyższe niż zużycie energii ściernicy ze spoiwem żywicowym przy wszystkich badanych szybkościach zużycia materiału. Jednak zużycie energii w przypadku ściernicy ze spoiwem metalowym przy wysokiej prędkości ściernicy 80 m/s (15750 sfpm) stawało się porównywalne albo nieznacznie mniejsze niż zużycie w przypadku ściernicy ze spoiwem żywicowym (tabela 1 i 2). Ogólna tendencja wskazywała, że zużycie energii zmniejszało się ze zwiększającą się prędkością ściernicy, gdy szlifowanie odbywało się przy tej samej szybkości usuwania materiału zarówno w przypadku ściernicy ze spoiwem żywicowym, jak i doświadczalnej ściernicy ze spoiwem metalowym. Zużycie energii w czasie szlifowania, której większość przechodzi do obrabianego elementu w postaci ciepła, jest mniej istotne przy szlifowaniu materiałów ceramicznych niż przy szlifowaniu materiałów metalowych na skutek większej trwałości termicznej materiałów ceramicznych. Jak wykazano na podstawie jakości powierzchni próbek ceramicznych szlifowanych za pomocą ściernic według wynalazku, zużycie energii nie ujmowało wykończonemu elementowi i było na akceptowalnym poziomie.

W przypadku doświadczalnej ściernicy ze spoiwem metalowym stosunek G był w przypadku wszystkich szybkości usuwania materiału i prędkości ściernic w zasadzie stały na poziomie 6051. W przypadku ściernicy ze spoiwem żywicowym stosunek G zmniejszał się przy stałej prędkości ściernicy ze zwiększającymi się szybkościami usuwania materiału.

W tabeli 2 przedstawiono polepszenie wykończeń powierzchni i falistości na szlifowanych próbkach przy większej prędkości ściernicy. Ponadto próbki szlifowane za pomocą nowej ściernicy ze spoiwem metalowym miały najniższą zmierzoną falistość przy wszystkich badanych prędkościach ściernic i szybkościach usuwania materiału.

W tych próbach ściernica ze spoiwem metalowym wykazywała dłuższy okres użytkowania w porównaniu ze ściernicami kontrolnymi. W przeciwieństwie do handlowych ściernic kontrolnych nie było ponadto konieczności obciągania i nastawiania ściernic doświadczalnych w czasie wydłużonych prób szlifowania. Ściernica doświadczalna pracowała kolejno przy prędkościach do 90 m/s.

PL 197 639 B1

P r z y k ł a d 3

W kolejnej próbie szlifowania za pomocą ściernicy doświadczalnej (#6) przy prędkości 80 m/sek w takich samych warunkach roboczych jak warunki zastosowane w poprzednim przykładzie szybkość usuwania materiału (MRR) 380 cm³/min/cm uzyskano generując pomiar wykończenia powierzchni (Ra) tylko 0,5 pm (12 jrcali) i stosując akceptowalny poziom energii. Obserwowanej wysokiej szybkości usuwania materiału bez uszkodzenia powierzchni obrabianego elementu ceramicznego, którą uzyskano stosując narzędzie według wynalazku, nie przedstawiono dotychczas w przypadku żadnej operacji szlifowania materiału ceramicznego za pomocą jakiejkolwiek ściernicy handlowej z jakimkolwiek spoiwem.

P r z y k ł a d 4

Narzędzie ścierne w postaci ściernicy garnkowej przygotowano i testowano przy szlifowaniu szafiru na maszynie typu blanchard z pionowym wrzecionem.

Ściernicę garnkową (średnica = 250 mm) wykonano z segmentów ściernych identycznych pod względem składu z segmentami stosowanymi w przykładzie 1, ściernica #6, z tym wyjątkiem, że (1) rozmiar ziarna diamentowego wynosił 45 mikronów (U.S. mesh 270/325) i jego zawartość w segmentach ściernych wynosiła 12,5% objętościowych (koncentracja 50) i (2) wielkość segmentów wynosiła 46,7 mm długości cięciwy (promień 133,1 mm), szerokość 4,76 mm i głębokość 5,84 mm. Te segmenty łączono wzdłuż bocznej powierzchni garnkowego rdzenia stalowego, który miał środkowy otwór przelotowy dla wrzeciona. Powierzchnia rdzenia miała rowki rozmieszczone wzdłuż obwodu, które tworzyły nieciągłe, płytkie kieszenie o tej samej szerokości i długości jak szerokość i długość segmentów. W kieszeniach umieszczano cement epoksydowy (cement Technodyne HT-18, otrzymany z firmy Taoka, Japonia), a następnie umieszczano w kieszeniach segmenty i pozostawiano spoiwo do stwardnienia. Wykończona ściernica przypominała ściernicę pokazaną na fig. 2.

Ściernicę garnkową stosowano kolejno do szlifowania powierzchni obrabianego materiału, stanowiącego szafirowy pełny cylinder o średnicy 100 mm, uzyskując akceptowalną płaskość powierzchni w korzystnych warunkach szlifowania, takich jak stosunek G, szybkość usuwania materiału (MRR) i zużycie energii.

P r z y k ł a d 5

Narzędzie ścierne w postaci ściernicy garnkowej typu 2A2 (o średnicy 280 mm), nadające się do wstecznego szlifowania płytek z AlTiC albo krzemowych, wytwarzano z segmentami ściernymi opisanymi niżej w tabeli 3. Z wyjątkiem tego, o czym wspomniano niżej, segmenty miały długość promienia 139,3 mm, szerokość 3,13 mm i głębokość 5,84 mm. Mieszanki porcji spoiw zawierające diamentowy materiał ścierny, wystarczające do wytwarzania 16 segmentów na ściernicę w proporcjach podanych w tabeli 3, przygotowano drogą przesiewania odważonych składników przez sito o gęstości U.S. mesh 140/170 i mieszania składników aż do uzyskania jednorodnej mieszanki. Proszek wymagany do każdego segmentu ważono, wprowadzano do grafitowej formy, wyrównywano i prasowano. Następnie grafitowe formy segmentów prasowano na gorąco w temperaturze 405°C w dągu ¹⁵ mmut ^pod ctentemem ^{2073 N/}cm² (^{3000 p}sⁱ). ^Po ocModzemu se^gmenty wyjmowano z ^form^y.

Zestawianie ściernicy przez przyklejanie segmentów do obrobionego maszynowo rdzenia z aluminium 7075 T6 prowadzono jak w przykładzie 1. Następnie segmenty odtłuszczano, piaskowano, powlekano spoiwem i umieszczano we wnękach obrobionych maszynowo w celu zgodności z obrzeżem ściernicy. Po utwardzeniu spoiwa ściernicę poddawano obróbce na wymiar, wyważaniu i badano pod kątem prędkości.

T a b e l a 3 Skład spoiwa

	% wagowych	% objętościowych
Próbka	Cu	Sn	P	Grafit	Cu	Sn	P	Grafit
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Kontrola (przykł.1)	49,47	50,01	0,52	0,000	43,71	54,03	2,26	0,00
(1) 7,5/204 0	46,50	47,01	0,49	6,00	35,70	44,14	1,86	18,30

PL 197 639 B1 cd. tabeli 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9
(2) 7,5/204 0	46,50	47,01	0,49	6,00	35,70	44,14	1,86	18,30
(3) 7,5/204 0	45,76	46,26	0,48	7,50	34,02	42,04	1,75	22,16
(4) 5/2040	46,50	47,01	0,49	6,00	35,70	44,14	1,86	18,30
(5) 25/2052	43,53	44,01	0,46	12,00	29,55	36,54	1,53	32,37

T a b e l a 4

Skład segmentu ściernego, % objętościowych

Próbka	Spoiwo	Grafit	Diament³	Porowatość^b
Kontrola (przykł.1)	> 80	0,00	18,75	< 5
(1)	> 80	17,93	1,88	< 5
7,5/2040	(konc. 7,5)
(2)	> 80	17,93	1,88	< 5
7,5/2040	(konc. 7,5)
(3)	> 75	21,72	1,88	< 5
7,5/2051	(konc. 7,5)
(4)	> 80	18,07	1,25	< 5
5/2040	(konc. 5)
(5)	> 63	30,35	6,25	< 5
25/2052	(konc. 25)

a. Całe ziarno diamentowe stosowane w segmentach miało wielkość grysiku 325 mesh (49 mikrometrów), z wyjątkiem próbki (1), która miała wielkość ziarna 270 mesh (57 mikrometrów). Poziomy koncentracji diamentu są podane niżej w % objętościowych.

b. Porowatość oceniano na podstawie obserwacji mikrostruktury segmentów. Na skutek tworzenia się stopów międzymetalicznych gęstość badanych próbek często przekraczała gęstość teoretyczną materiałów stosowanych w segmentach.

P r z y k ł a d 6

Ocena sprawności szlifowania:

Pod kątem sprawności szlifowania badano próbki doświadczalnych ściernic segmentowych o średnicy 280 mm, grubości 29,3 mm, centralnym otworze przelotowym 228,6 mm (11 cali x 1,155 cala x 9 cali), niskiej koncentracji diamentu, wypełnione grafitem, wykonane według przykładu 5. Sprawność szlifowania za pomocą tych próbek porównywano ze sprawnością kontrolnej ściernicy do szlifowania wstecznego z przykładu 5, którą wykonano zgodnie z wysokodiamentową (koncentracja 75) kompozycją segmentów ściernych z przykładu 1 (ściernica #6) bez wypełniacza grafitowego.

Na obrabianych elementach z AlTiC (AlTiC w gatunku 210 uzyskany z firmy 3M Corporation, Minneapolis, MN) o wielkości 114,3 mm (4,5 cala kwadratowego) albo 154,2 mm (6,0 cali kwadratowych) przeprowadzono ponad 70 szlifów, każdy o szerokości 114,3 mm (4,5 cala) i głębokości 1,42 mm (0,056 cala), i rejestrowano ilość usuniętego materiału w mikronach oraz normalną siłę szlifowania. Warunki badania szlifowania były następujące:

Warunki badania szlifowania:

Maszyna: Strasbaugh Grinder Model 7AF

Rodzaj szlifowania: szlifowanie wgłębne z pionowym wrzecionem

Specyfikacja ściernicy: średnica 280 mm, grubość 29,3 mm i otwór 229 mm

Prędkość robocza: 19 obrotów na minutę.

Chłodziwo: woda odmineralizowana

Szybkość usuwania materiału: zmienna, od 1,0 mikrona/s do 5,0 mikronów/s

Ściernice poddawano obciąganiu i nastawianiu za pomocą 6-calowej (152,4 mm) podkładki do obciągania o specyfikacji wkładki 38A240-HVS otrzymanej z firmy Norton Company, Worcester, MA.

PL 197 639 B1

Po początkowej operacji, obciąganie i nastawianie prowadzono okresowo w miarę potrzeby i gdy zmniejszały się szybkości zasilania.

Wyniki próby szlifowania (siła normalna względem usuniętego materiału) dla przykładu 5, próbek 2, 4 i 1 są przedstawione niżej w tabeli 5 i na fig. 3.

T a b e l a 5

Normalna siła szlifowania względem usuniętego materiału

Próbka ściernicy	Kontrola (przykł.1)	Kontrola (przykł.1)	Kontrola (przykł.1)	2a	2a	2b	4
MRR (μ/sek):	1	3	5	1	2	2	2
Ogólna ilość zeszlifowanego materiału	Normalna siła szlifowania w funtach (kg)
25				6(2^,7)	8(3,6)	11(5,0)	11(5,0)
50	16(7,3)	20(9,1)	23(10,4)	6(2^,7)	7(3^,2)	19(8,6)	20(9,1)
75				12(5,4)	7(3^,2)	23(10,4)	22(10,0)
100	24(10,9)	34(15,4)	40(18,2)	17(77)	7(3^,2)	27(12,3)	28(12,7)
150	27(12,3)	45(20,4)	50(22,7)	22(10,0)	7(3^,2)	31(14,1)	32(14,5)
200	33(15,0)	50(22,7)	59(26,8)	28(12,7)	21(9,5)	34(15,4)	36(16,3)
250	37(16,8)	53(24,1)	60(27,2)	31(14,1)	30(13,6)	38(17,3)	38(17,3)
300	40(18,7)	57(25,9)	63(28,6)	33(15,0)	35(15,9)	40(18,2)	36(16,3)
350				36(16,3)	39(17,7)	42(19,1)	38(17,3)
400				39(17,7)	41(18,6)	40(18,2)	33(15,0)
450				42(19,1)	42(19,1)	40(18,2)	34(15,4)
500				42(19,1)	45(20,4)	41(18,6)	34(15,9)
550				43(19,5)	46(20,9)	43(19,5)	35(15,9)
600				46(20,9)	46(20,9)	39(17,7)	31(14,1)

a. 2a jest próbką 2 z tabeli 3 o szerokości segmentowego wieńca ściernego 3,13 mm

b. 2b jest próbką 2 z tabeli 3 o szerokości segmentowego wieńca ściernego 2,03 mm.

Te wyniki wskazują, że znaczny wzrost siły normalnej jest konieczny do usunięcia większych ilości materiału przy wyższych szybkościach usuwania materiału (MRR) (od 1 do 3 mikronów na sekundę), gdy szlifuje się powierzchnię za pomocą próbki ściernicy kontrolnej, która nie zawiera wypełniacza grafitowego i diamentowego materiału ściernego o koncentracji 75. W przeciwieństwie do tego wypełnione grafitem ściernice o niskiej koncentracji diamentu z przykładu 5 według wynalazku (próbki 2a, 2b i 4) wymagały w czasie szlifowania przyłożenia znacznie mniejszej siły normalnej. Siła konieczna do usunięcia równoważnej ilości materiału przy szybkości usuwania materiału (MRR) 2 mikrony na sekundę w przypadku ściernicy według wynalazku była w przypadku porównywalnej próbki ściernicy równoważna sile koniecznej przy szybkości usuwania materiału (MRR) 1 mikrona na sekundę.

Próbki ściernicy 2a wymagały ponadto w przybliżeniu równych sił normalnych do szlifowania albo przy szybkości usuwania materiału (MRR) 1 mikrona na sekundę albo przy szybkości 2 mikronów na sekundę. Ściernice według wynalazku 2a, 2b i 4 z przykładu 5 wykazywały także zapotrzebowanie na względnie trwałą siłę normalną, ponieważ ilość zeszlifowanego materiału postępowała od 200 do 600 mikronów. Ten rodzaj sprawności szlifowania jest bardzo pożądany przy wstecznym szlifowaniu płytek z AlTiC, ponieważ takie warunki niskiej siły, stanu ustalonego, minimalizują termiczne i mechaniczne uszkodzenie obrabianego elementu.

Ściernica kontrolna (przykład 1) nie mogła być badana przy wyższych poziomach usuwania materiału (na przykład powyżej około 300 mikronów), ponieważ siła konieczna do szlifowania za pomocą tych

PL 197 639 B1 ściernic przekraczała zdolność siły normalnej szlifierki, powodując przez to automatyczne wyłączanie się szlifierki i zapobieganie gromadzeniu się danych przy wyższych poziomach usuwania materiału.

Uważa się, że wyższa sprawność szlifowania za pomocą wypełnionych grafitem ściernic o niskiej koncentracji diamentu jest związana z mniejszą liczbą indywidualnych ziaren na jednostkę powierzchni segmentu ściernego, który styka się z powierzchnią obrabianego materiału w jakimkolwiek punkcie w czasie szlifowania. Chociaż specjalista w tej dziedzinie mógłby spodziewać się niższej szybkości usuwania materiału (MRR) przy niższej koncentracji diamentu, to polepszenie siły szlifującej według wynalazku dokonuje się niespodziewanie bez kompromisu dla szybkości usuwania materiału (MRR). Ściernica 2b, która ma szerokość segmentu ściernego 2,03 mm wymagała mniejszej siły do szlifowania przy takich samych szybkościach i ilościach usuwanego materiału niż ściernica 2a, która ma segment ścierny o szerokości 3,13 mm. Próbka ściernicy 2b ma mniejsze pole powierzchni i mniej punktów szlifowania stykających się z powierzchnią obrabianego materiału w jakimkolwiek punkcie czasowym w czasie operacji szlifowania niż próbka ściernicy 2a.

Claims

1. Narzędzie ścierne do szllfowania powierzchnL zawierające rdzeń mający obrzeże kołowe i wieniec ścierny, znamienne tym, że rdzeń (2) ma minimalną wytrzymałość właściwą 2,4 MPa-cm³/g, a gęstość rdzenia (2) wynosi od 0,5 do 8,0 g/cm3, zaś wieniec ścierny składa się z segmentów ściernych (8), które zawierają, w ilościach dobranych maksymalnie do 100% objętościowych, od 0,05 do 10% objętościowych ziarna superściernego (4), od 10 do 35% objętościowych kruchego wypełniacza (5) i od 55 do 89,95% objętościowych osnowy spoiwa metalowego (6), która ma wytrzymałość na kruche ^pękanⁱe od ^{1,0 d}o ^{6,0 Mp}a m^1/2.

2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym. że rdzeń (22 z^\^i^i^^ metalowy materiał brany z grupy obejmującej aluminium, stal, tytan i brąz, ich kompozyty i stopy oraz ich połączenia.

3. Narzędzie według zas^z. 1, znamienne t^r^, że segmenty έοίθΓΠθ (8) zawierają od 60 do 84,5% objętościowych osnowy spoiwa metalowego (6), od 0,5 do 5% objętościowych ziarna ściernego i od 15 do 35% objętościowych kruchego wypełniacza (5), a osnowa spoiwa metalowego (6) ma maksymalną porowatość 5% objętościowych.

4. Narzędzże wedługzass-z. 3, znamiennntym, że kruchywepθtniaac (5)jess webrany z grupy obejmującej grafit, heksagonalny azotek boru, puste wewnątrz kulki ceramiczne, skaleń, sjenit nefelinowy, pumeks, glinkę kalcynowaną i kulki szklane oraz ich kombinacje.

5. Narzędzże według z^^sr^. (, znnmiennntym, Ze ziarnozupptZcieme (()j (^ss weyrzse z grapy obejmującej diament i regularny azotek boru oraz ich kombinacje.

6. Narzędzie według 6, znamienne tym, że ziarno superścćerne (4) jess o wielkości ziarna od 2 do 300 mikrometrów.

7. Narzędzie według zastrz. 1, znarnienne t^yrn, że spoiwo metalowe (6) zawiera od 35 do 84% wagowych miedzi i od 16 do 65% wagowych cyny.

8. Narzędzie według zassrz. 1, znarnienne t^yrn, że spoiwo meealowe (6) zawiera od 0,2 do 1,0% wagowych fosforu.

9. Narzędzie według zas-trz. 1, zi^^i^i^i^i^^ tym, że narzędzie zawiera co najmniej dwa segmenty ścierne (8), przy czym segmenty ścierne (8) mają wydłużony, łukowaty kształt i krzywiznę wewnętrzną pasującą do kołowego obwodu rdzenia (2), a każdy segment ścierny (8) ma dwa końce dopasowane do przyległych segmentów ściernych (8) i jest połączony z rdzeniem (2) tworząc z pozostałymi segmentami ściernymi (8) wieniec ścierny ciągły pozbawiony szczelin pomiędzy segmentami ściernymi (8).

10. Narzędzie według 1, znamienne tym, że ssanowi j e έοίβιτιίοθ (ypu 1Α1 ΙυόέοίβΐΎΐίοθ garnkowa.

11. Narzędzie według zastrz. 1, znarrnienne tyi, że termicznie trwałe spoiwo jest wybrane z grupy obejmującej w zasadzie epoksydowe spoiwo klejowe, spoiwo metalurgiczne, spoiwo mechaniczne i spoiwo dyfuzyjne oraz ich kombinacje.