RU2025258C1

RU2025258C1 - Abrasive tool and method for manufacture thereof

Info

Publication number: RU2025258C1
Authority: RU
Inventors: Б.П. Кудряшов; В.И. Курдюков; Ю.Е. Петухов; В.Н. Иванов; А.А. Андреев; А.Б. Переладов
Original assignee: Курдюков Владимир Ильич
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: abrasive tools. SUBSTANCE: tool comprises hollow spherical particles of synthetic corundum, their splinters, and ceramic binder. Tool is manufactured from abrasive mass containing 12-15 wt.-% of ceramic binder and 4-7 wt. -% of temporary binders (liquid glass, dextrin) per 100 wt.-% of hollow spherical particles. EFFECT: improved composition. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента и может быть использовано для изготовления инструмента для чистового шлифования тепловосприимчивых сталей и сплавов. The invention relates to the production of abrasive tools and can be used for the manufacture of tools for fine grinding of heat-resistant steels and alloys.

Известен абразивный инструмент, изготовленный из абразивной массы, содержащей абразивные зерна, полые сферические частицы из абразивного материала и их осколки. Инструмент изготавливается смешиванием всех компонентов прессованием, сушкой и обжигом. Работа такого инструмента характеризуется низкими значениями температуры шлифования и высоким классом шероховатости обработанной поверхности. Первое достигается благодаря высокой пористости инструмента, обеспеченной введением полых сферических частиц, второе - из-за повышенного количества режущих кромок, обусловленного присутствием в составе инструмента осколков полых частиц. Недостатком данного технического решения является то, что указанный положительный эффект можно достичь только сразу после правки инструмента. По мере затупления входящих в его состав абразивных зерен из-за их неблагоприятной геометрии - больших острых углов - на них образуются площадки износа, увеличивающие трение в зоне резания, а значит теплонапряженность процесса шлифования. Это особенно проявляется при чистовом шлифовании, характеризуемом малыми толщинами среза. Known abrasive tools made of abrasive mass containing abrasive grains, hollow spherical particles of abrasive material and their fragments. The tool is made by mixing all components by pressing, drying and firing. The operation of such a tool is characterized by low grinding temperatures and a high surface roughness class. The first is achieved due to the high porosity of the tool provided by the introduction of hollow spherical particles, the second - due to the increased number of cutting edges due to the presence of fragments of hollow particles in the tool. The disadvantage of this technical solution is that the specified positive effect can be achieved only immediately after editing the tool. As the abrasive grains contained in it become dull due to their unfavorable geometry - large sharp angles - wear areas are formed on them, which increase friction in the cutting zone, which means the heat stress of the grinding process. This is especially evident when finishing grinding, characterized by small thickness of the cut.

Цель изобретения - повышение производительности, снижение температуры чистового шлифования и шероховатости обработанной поверхности. The purpose of the invention is to increase productivity, lowering the temperature of finish grinding and roughness of the treated surface.

Поставленная цель достигается тем, что в абразивном инструменте, содержащем полые сферические частицы из абразивного материала, их осколки и керамическую связку, инструмент содержит указанные компоненты при следующих соотношениях, об. %:
Полые сферические
частицы из абразив-
ного материала - электрокорунда 30 - 40 Осколки полых частиц 15 - 35 Керамическая связка 3 - 15 Поры Остальное
Осколки полых сферических частиц образуют дополнительные режущие кромки, геометрия которых благоприятна не только для резания, но и для легкого проникновения их в обрабатываемый материал, и они как бы предварительно прорезают последний. Вскрытые полые сферические частицы, во-первых, обеспечивают необходимую пористость рабочей поверхности инструмента, а, во-вторых, своими длинными режущими кромками защищают обработанную поверхность, снижая ее шероховатость. Отсутствие целых абразивных зерен, которые по мере работы круга затупляются с образованием площадок, не приводит к росту температуры шлифования. В результате таким инструментом легко обеспечивается быстрый съем чистового припуска и достигается высокий класс чистоты обработанной поверхности при низкой температуре шлифования.This goal is achieved by the fact that in an abrasive tool containing hollow spherical particles of abrasive material, their fragments and a ceramic bond, the tool contains these components in the following ratios, vol. %:
Hollow spherical
particles from abrasive
material - electrocorundum 30 - 40 Fragments of hollow particles 15 - 35 Ceramic bond 3 - 15 Pores Else
The fragments of hollow spherical particles form additional cutting edges, the geometry of which is favorable not only for cutting, but also for their easy penetration into the material to be processed, and they seem to cut through the latter beforehand. Opened hollow spherical particles, firstly, provide the necessary porosity of the working surface of the tool, and, secondly, they protect the treated surface with their long cutting edges, reducing its roughness. The absence of whole abrasive grains, which become blunt with the formation of pads during the work of the wheel, does not lead to an increase in the grinding temperature. As a result, such a tool easily ensures quick removal of the finishing allowance and a high class of cleanliness of the treated surface is achieved at a low grinding temperature.

Положительный эффект проявляется, если соблюдены указанные соотношения компонентов. Так, если объемная доля полых сферических частиц составляет менее 30%, а доля осколков выше 40%, то наблюдается засаливание рабочей поверхности отходами шлифования, что ведет к увеличению температуры в зоне шлифования и появлению прижогов на обработанной поверхности. Введение же полых сферических частиц свыше 40% объема приводит к недопустимому изменению соотношения зачистных и абразивных осколками прорезных режущих кромок. Внедрение такого инструмента в обрабатываемый материал затрудняется, возрастает сила трения, увеличивается температура шлифования, производительность шлифования падает. Этот же эффект вызывается и снижением доли осколков менее 18% объема. Объемная доля керамической связки ограничена, исходя из необходимости обеспечить достаточную прочность закрепления полых сферических частиц и их осколков на рабочей поверхности инструмента. A positive effect is manifested if the indicated ratios of components are observed. So, if the volume fraction of hollow spherical particles is less than 30%, and the fraction of fragments is higher than 40%, then the working surface is salted with grinding waste, which leads to an increase in temperature in the grinding zone and the appearance of burns on the treated surface. The introduction of hollow spherical particles of more than 40% of the volume leads to an unacceptable change in the ratio of scraping and abrasive fragments of slotted cutting edges. The introduction of such a tool into the processed material is difficult, the friction force increases, the grinding temperature increases, the grinding performance decreases. The same effect is also caused by a decrease in the fraction of fragments of less than 18% of the volume. The volume fraction of the ceramic bond is limited, based on the need to provide sufficient strength for fixing hollow spherical particles and their fragments to the working surface of the tool.

Способ изготовления инструмента заключается в том, что абразивную смесь для изготовления инструмента берут в виде композиции, содержащей полые сферические частицы из абразивного материала - электрокоpунда, керамическую связку и временное связующее, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: Полые сферические час- тицы из абразивного материала 100 Керамическая связка 5 - 55 Временное связующее 4 - 7 Затем осуществляют дозирование указанной смеси по массе, укладывают ее в пресс-форму, сушат и обжигают. A method of manufacturing a tool is that the abrasive mixture for the manufacture of the tool is taken in the form of a composition containing hollow spherical particles of abrasive material - electrocorundum, a ceramic bond and a temporary binder, in the following ratio of components, wt. including: Hollow spherical particles of abrasive material 100 Ceramic bond 5 - 55 Temporary binder 4 - 7 Then the mixture is dosed by weight, put into a mold, dried and fired.

Положительный эффект заключается в следующем. The positive effect is as follows.

Полые сферические частицы из электрокорунда имеют гладкую поверхность и представляют собой легко подвижную сыпучую массу, что позволяет достаточно быстро получить однородную смесь с частицами керамической связки. В результате время приготовления абразивной массы значительно сокращается. Полученная масса обладает повышенной текучестью, что облегчает процесс ее дозирования и формования. Hollow spherical particles of electrocorundum have a smooth surface and are an easily movable bulk mass, which allows you to quickly get a homogeneous mixture with particles of a ceramic binder. As a result, the preparation time of the abrasive mass is significantly reduced. The resulting mass has a high fluidity, which facilitates the process of dosing and molding.

При дозировании данной смеси вес порции, предназначенной для дозирования одной заготовки, равен весу готового изделия с учетом выгорания. В этом случае объем насыпки в 3 - 5 раз превысит объем заготовки после прессования, т.е. насыпка будет иметь избыточное количество полых частиц по сравнению с требуемым в готовом инструменте. В результате прессования в размер заготовки это избыточное количество полых частиц разрушится, образуя нужное количество осколков в заготовке, а значит и в готовом инструменте. Поскольку распределение лишних полых частиц равномерно, то и их осколки распределятся равномерно по объему заготовки. When dosing this mixture, the weight of the portion intended for dosing one workpiece is equal to the weight of the finished product, taking into account burnout. In this case, the volume of filling is 3-5 times higher than the volume of the workpiece after pressing, i.e. the filling will have an excess amount of hollow particles compared to that required in the finished tool. As a result of pressing to the size of the workpiece, this excess amount of hollow particles will collapse, forming the desired number of fragments in the workpiece, and therefore in the finished tool. Since the distribution of excess hollow particles is uniform, their fragments will be evenly distributed over the volume of the workpiece.

Положительный эффект достигается полностью, если выдержаны указанные соотношения абразивной массы, а дозирование осуществляется по массе. Пределы изменения соотношения весовых частей полых сферических частиц и керамической связки выбраны из условия обеспечения требуемых соотношений полых сферических частиц, их осколков и связки в готовом инструменте. A positive effect is achieved completely if the specified ratios of abrasive mass are maintained, and dosing is carried out by weight. The limits of the change in the ratio of the weight parts of hollow spherical particles and ceramic ligaments are selected from the condition of providing the required ratios of hollow spherical particles, their fragments and ligaments in the finished tool.

Были изготовлены и испытаны абразивные круги IA 250х20х76 на керамической связке КII. Составы опытных кругов и результаты их испытаний при плоском шлифовании Р6М5 без охлаждения приведены в табл. 1. Режимы шлифования были следующие: скорость круга - 30 м/с; глубина шлифования - 1 - 5 мкм; подача продольная - 8 м/мин, подача поперечная - 1 мм/ход. Число проходов - 50. The IA 250x20x76 abrasive wheels on KII ceramic bond were manufactured and tested. The compositions of the experimental circles and the results of their tests during flat grinding P6M5 without cooling are given in table. 1. The grinding modes were as follows: wheel speed - 30 m / s; grinding depth - 1 - 5 microns; longitudinal feed - 8 m / min, transverse feed - 1 mm / stroke. The number of passes is 50.

Из приведенных примеров видно, что наилучшими показателями работоспособности обладают все круги, соотношение компонентов которых находится в пределах, % объема: полые сферические частицы 30 - 40; осколки полых сферических частиц 15 - 35; керамическая связка 3 - 15; поры - остальное. From the above examples it is seen that the best performance indicators are available for all circles, the ratio of components of which is within,% of volume: hollow spherical particles 30 - 40; fragments of hollow spherical particles 15 - 35; ceramic bond 3 - 15; pores - the rest.

В табл. 2 показаны результаты испытания способа изготовления кругов формы IA 100х20х20. In the table. 2 shows the test results of a method of manufacturing circles of the form IA 100x20x20.

Анализ таблицы показывает, что в полной мере обеспечивается требуемое соотношение компонентов в готовом круге, если компоненты смеси взяты в пределах, мас. ч.: полые сферические частицы 100; керамическая связка 5 - 55 (примеры 1 - 3). По сравнению с примером 4 время смешивания компонентов при приготовлении абразивной смеси уменьшается в пять раз. Однородность круга (в качестве косвенной оценки принято колебание значения твердости по поверхности круга), изготовленного по предлагаемому способу, выше. Так, колебания твердости экспериментальных кругов находится в пределах 1-й степени. У кругов же, изготовленных известным способом, твердость колеблется в пределах двух степеней, несмотря на более длительное смешивание. Analysis of the table shows that the required ratio of the components in the finished circle is fully ensured if the components of the mixture are taken in the range, wt. h: hollow spherical particles 100; ceramic bond 5 - 55 (examples 1 - 3). Compared with example 4, the mixing time of the components in the preparation of the abrasive mixture is reduced by five times. The uniformity of the circle (as an indirect assessment of the accepted fluctuation in the value of hardness on the surface of the circle) made by the proposed method is higher. So, the fluctuations in the hardness of the experimental circles is within the 1st degree. In circles made in a known manner, hardness fluctuates within two degrees, despite longer mixing.

Claims

1. An abrasive tool with a porous structure, made in the form of hollow spherical particles of abrasive material connected by a ceramic bond and their fragments, characterized in that, in order to increase productivity, reduce the grinding temperature and roughness of the treated surface, the tool contains these components in the following ratio, about.%:
Hollow spherical particles of abrasive material 30 - 40
Fragments of hollow spherical particles of abrasive material 15 - 35
Ceramic bond 3 - 15
Pores rest
2. A method of manufacturing an abrasive tool, including dosing the abrasive mixture, laying it in the mold, pressing, drying and firing, characterized in that, in order to increase the uniformity of the structure and reduce the complexity of its manufacture by reducing the time for preparing the abrasive mixture, the latter is taken in the form of a composition containing hollow spherical particles of abrasive material, a ceramic binder and a temporary binder, in the following ratio of components, parts by weight:
Hollow spherical particles of abrasive material 100
Ceramic bond 5 - 55
Temporary Binder 4 - 7
and while dosing is carried out by weight.