RU2555270C2 - Composition of diamond tool - Google Patents
Composition of diamond tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555270C2 RU2555270C2 RU2013140986/02A RU2013140986A RU2555270C2 RU 2555270 C2 RU2555270 C2 RU 2555270C2 RU 2013140986/02 A RU2013140986/02 A RU 2013140986/02A RU 2013140986 A RU2013140986 A RU 2013140986A RU 2555270 C2 RU2555270 C2 RU 2555270C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- tool
- composition
- powder
- metal powder
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к составам алмазного инструмента, для получения поверхностей неметаллических материалов с низкими значениями шероховатости при их шлифовании и может быть использовано для увеличения интенсивности механической обработки при высоких скоростях и нагрузках на инструмент.The invention relates to compositions of a diamond tool for producing surfaces of non-metallic materials with low roughness values during grinding and can be used to increase the intensity of machining at high speeds and tool loads.
Известны алмазные инструменты [1] на основе алмазно-каучуковых композитов и алмазосодержащих полимерных композитов, содержащие металлические порошки, повышающие тепло- и температуропроводность связок. Однако инструменты на вулканитовых (каучуковых) связках с серной вулканизующей группой обладают низкой теплостойкостью и, вследствие этого, при механической обработке в жестких условиях быстро теряют работоспособность.Known diamond tools [1] based on diamond-rubber composites and diamond-containing polymer composites containing metal powders that increase the heat and thermal conductivity of the bundles. However, instruments on volcanic (rubber) bonds with a sulfuric vulcanizing group have low heat resistance and, as a result, they quickly lose their working capacity under mechanical conditions in harsh conditions.
Алмазные инструменты на полимерных связках, содержащие медный порошок или смесь металлических порошков, обладают достаточно высокими значениями теплостойкости, однако инструменты такого состава обладают повышенной хрупкостью, что приводит к их преждевременному разрушению при интенсивных режимах механической обработки, а также не могут обеспечить низких значений шероховатости обработанной поверхности.Diamond tools with polymer bonds containing copper powder or a mixture of metal powders have sufficiently high heat resistance values, however, tools of this composition are highly brittle, which leads to their premature failure under intensive machining conditions, and also cannot provide low roughness values for the machined surface .
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является состав алмазного инструмента для шлифования труднообрабатываемых неметаллических материалов [2], содержащий, мас.ч.:The closest in technical essence to the proposed invention is the composition of a diamond tool for grinding hard-to-handle non-metallic materials [2], containing, by weight:
диеновый синтетический каучук 100 diene synthetic rubber 100
органический пероксид 0,5-5,0 organic peroxide 0.5-5.0
минеральный наполнитель 40-120 mineral filler 40-120
технический углерод 5-50 carbon black 5-50
гидрид титана 10-50 titanium hydride 10-50
пластификатор 5-20 plasticizer 5-20
алмазный порошок 5-150, diamond powder 5-150,
где в качестве минерального наполнителя используют смесь оксидов кремния, алюминия и железа в соотношении, мас.ч.:where as a mineral filler using a mixture of oxides of silicon, aluminum and iron in the ratio, parts by weight:
оксид кремния 10-100 silica 10-100
оксид алюминия 10-100 alumina 10-100
оксид железа 10-60 iron oxide 10-60
Такой инструмент обладает высокими значениями твердости и прочности, обеспечивает высокую производительность при низкой величине шероховатости обработанной поверхности. Недостатком такого инструмента является низкая теплостойкость, связанная с малым коэффициентом теплопроводности, что, при интенсивных режимах шлифования, приводит к преждевременной потере режущей способности инструмента (засаливанию).Such a tool has high values of hardness and strength, provides high performance with low roughness of the processed surface. The disadvantage of this tool is the low heat resistance associated with a low coefficient of thermal conductivity, which, under intensive grinding conditions, leads to a premature loss of the cutting ability of the tool (salting).
Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в том, чтобы обеспечить при использовании предложенного алмазного инструмента повышение стабильности интенсивных режимов процесса механической обработки при высокой производительности и низкой величине шероховатости обработанной поверхности за счет изменения его состава. The technical result achieved by the claimed solution is to ensure, when using the proposed diamond tool, to increase the stability of the intensive modes of the machining process at high productivity and low roughness of the processed surface due to changes in its composition.
Это достигается тем, что в состав алмазного инструмента, содержащего диеновый синтетический каучук, органический пероксид, олигоэфиракрилат в качестве пластификатора, минеральный наполнитель и алмазный порошок, дополнительно вводят мелкодисперсный металлический порошок.This is achieved by the fact that in the composition of a diamond tool containing diene synthetic rubber, organic peroxide, oligoester acrylate as a plasticizer, mineral filler and diamond powder, finely dispersed metal powder is additionally introduced.
Целесообразно, чтобы компоненты алмазного инструмента были взяты в следующем соотношении, мас.ч.:It is advisable that the components of the diamond tool were taken in the following ratio, parts by weight:
Диеновый синтетический каучук 100 Diene Synthetic Rubber 100
Органический пероксид 0,5 - 15 Organic Peroxide 0.5 - 15
Олигоэфиракрилат 5 - 30 Oligoether acrylate 5 - 30
Минеральный наполнитель 30 - 200 Mineral filler 30 - 200
Металлический порошок 100 - 800 Metal powder 100 - 800
Алмазный порошок 5 - 150 Diamond powder 5 - 150
При этом в качестве металлического порошка используют порошки меди, бронзы, железа, никеля, олова и т.п., а в качестве минерального наполнителя используют смесь оксидов в соотношении, мас.ч.:In this case, powders of copper, bronze, iron, nickel, tin, etc. are used as a metal powder, and a mixture of oxides in the ratio, parts by weight, is used as a mineral filler.
Оксид кремния 10 - 80 Silica 10 - 80
Оксид алюминия 10 - 80 Alumina 10 - 80
Оксид цинка 10 - 120 Zinc oxide 10 - 120
При исследовании отличительных признаков описываемого состава алмазного инструмента не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся состава заявленной композиции. In the study of the distinguishing features of the described composition of the diamond tool did not reveal any similar known decisions regarding the composition of the claimed composition.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует условию «НОВИЗНА».Thus, the claimed technical solution meets the condition of "NEW".
Сравнение заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники [1, 2] показывает, что заявленное решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем; что в нем не выявлены признаки, отличающие данное техническое решение от прототипа, и не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.Comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the given field of technology [1, 2] shows that the claimed solution does not follow for the specialist explicitly from the prior art determined by the applicant; that it does not reveal signs that distinguish this technical solution from the prototype, and does not reveal the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».Therefore, the claimed technical solution meets the condition "INVENTIVE LEVEL".
Готовят композицию путем смешивания компонентов на резиносмесительных вальцах, вулканизацией заготовок инструмента в пресс-форме под давлением на вулканизационном прессе и их термообработкой в свободном состоянии при температуре 280-300°С.The composition is prepared by mixing the components on a rubber mixing roller, vulcanizing the tool blanks in a mold under pressure on a vulcanizing press and heat treating them in a free state at a temperature of 280-300 ° C.
Алмазные инструменты на полимерных связках для интенсивных режимов шлифования при повышенных значениях нагрузки на инструмент и высоких скоростях резания должен обладать высокой износостойкостью, которая зависит, прежде всего, от прочности связки, а также от ее теплостойкости и теплопроводности.Diamond tools with polymer bonds for intensive grinding conditions with increased values of the load on the tool and high cutting speeds should have high wear resistance, which depends, first of all, on the strength of the bond, as well as its heat resistance and thermal conductivity.
Теплостойкость и теплопроводность связок алмазных инструментов на основе полимерных композиций, кроме того, необходима для исключения деструктивных процессов в матрице композита, вызванных ее разогревом при взаимодействии с обрабатываемой поверхностью, а также для исключения выгорания алмазного зерна или его внедрения в связку инструмента при ее размягчении во время разогрева, вызванного интенсивным силовым трением.The heat resistance and thermal conductivity of the bundles of diamond tools based on polymer compositions, in addition, is necessary to exclude destructive processes in the composite matrix caused by its heating during interaction with the treated surface, as well as to prevent burn-out of diamond grain or its incorporation into the tool bundle when it is softened during heating caused by intense force friction.
Присутствие металлического наполнителя, обладающего высокой теплопроводностью, обеспечивает интенсивный отвод тепла, как от алмазного зерна, так и от рабочего слоя алмазного инструмента, предотвращая тем самым его разогрев и внедрение алмаза в связку. The presence of a metal filler with high thermal conductivity provides intensive heat removal, both from diamond grains and from the working layer of a diamond tool, thereby preventing its heating and the introduction of diamond into a bundle.
Минеральные наполнители способствуют повышению твердости связки и самозатачиванию алмазного инструмента.Mineral fillers help to increase bond hardness and diamond tool self-sharpening.
Оксид кремния, как и оксид цинка, являясь усиливающими наполнителями, обеспечивают структурирование каучуковой матрицы, что приводит к получению прочного и износостойкого композита. Кроме того, оксид цинка является компонентом, повышающим теплостойкость каучуковой композиции. Оксид алюминия способствует повышению твердости связки и, тем самым, увеличивает режущую способность инструмента.Silicon oxide, as well as zinc oxide, as reinforcing fillers, provide for the structuring of the rubber matrix, which leads to a durable and wear-resistant composite. In addition, zinc oxide is a component that increases the heat resistance of the rubber composition. Alumina helps to increase the hardness of the binder and, thus, increases the cutting ability of the tool.
Для уменьшения вязкости и улучшения диспергируемости твердых порошковых компонентов в каучуковой матрице, в композицию вводится олигоэфиракрилат в качестве временного пластификатора. При вулканизации и термообработке такой компонент, имеющий активные функциональные группы, выполняет роль адгезионной добавки, способствующей химическому взаимодействию между каучуковой матрицей и поверхностью твердых частиц наполнителей и, следовательно, прочному закреплению алмазного зерна в связке, повышению прочностных свойств и износостойкости алмазного инструмента.To reduce the viscosity and improve the dispersibility of the solid powder components in the rubber matrix, oligoether acrylate is introduced into the composition as a temporary plasticizer. During vulcanization and heat treatment, such a component having active functional groups plays the role of an adhesive additive that promotes the chemical interaction between the rubber matrix and the surface of the solid particles of fillers and, therefore, the strong fixation of diamond grains in the binder, increase the strength properties and wear resistance of the diamond tool.
Достижение заявляемого эффекта обеспечивается перечисленным набором компонентов каучуковой композиции. Количество компонентов в составе композиции определяется как способностью к переработке композиции, так и технологическим аспектам работы алмазного инструмента. Например, при работе на шлифовальных станках методом притира количество вводимого в состав инструмента металлического порошка не должно быть высоким, а количество минеральных наполнителей - повышенным. При составлении рецептуры алмазного кольцевого инструмента для работы в жестких осях, должно быть повышенным содержание металлического порошка и оксида цинка.Achieving the claimed effect is provided by the above set of components of the rubber composition. The number of components in the composition of the composition is determined by both the ability to process the composition and the technological aspects of the diamond tool. For example, when working on grinding machines by grinding, the amount of metal powder introduced into the tool should not be high, and the amount of mineral fillers should not be high. When compiling a diamond ring tool for working in rigid axes, the content of metal powder and zinc oxide should be increased.
Пример 1Example 1
Алмазный инструмент готовят следующим образом: на резиносмесительных вальцах производят смешение резиновой смеси в соответствии с составом, представленным в таблице 1, пример 1. Полученную смесь загружают в пресс-форму, формуют на вулканизационном прессе и выдерживают при давлении 5±0,2 МПа, при температуре 170±5°С в течение 10 минут.A diamond tool is prepared as follows: on a rubber mixing roller, the rubber mixture is mixed in accordance with the composition shown in table 1, example 1. The resulting mixture is loaded into a mold, molded in a vulcanizing press and kept at a pressure of 5 ± 0.2 MPa, at temperature 170 ± 5 ° С for 10 minutes.
Полученные эластичные заготовки в виде таблеточных элементов диаметром 10 мм и высотой 5 мм, или колец размером 50х40х7 мм, помещают в сушильный шкаф и подвергают термообработке в свободном состоянии при температуре 300°С в течение 4 часов.The obtained elastic blanks in the form of tablet elements with a diameter of 10 mm and a height of 5 mm, or rings with a size of 50x40x7 mm, are placed in an oven and subjected to heat treatment in a free state at a temperature of 300 ° C for 4 hours.
Инструменты в виде таблеточных элементов испытывали по методу свободного притира на шлифовальном станке. Удельное давление на инструмент составляло 2,5 кг/см², частота вращения шпинделя - 1200 об/мин. В ходе испытаний обрабатывали заготовки из кварцевого стекла. Результаты испытаний представлены в таблице 2.Tools in the form of tablet elements were tested by the method of free grinding in a grinding machine. The specific pressure on the tool was 2.5 kg / cm², the spindle speed was 1200 rpm. During the tests, quartz glass preforms were processed. The test results are presented in table 2.
Инструменты в виде колец наклеивали на металлические корпусы и испытывали на станке типа обрабатывающего центра при использовании метода «жестких осей». Испытания проводили при следующих параметрах настройки станка:Tools in the form of rings were glued to metal housings and tested on a machine such as a machining center using the "hard axis" method. The tests were carried out with the following machine settings:
- частота вращения шпинделя инструмента - 67 сˉ¹ (4000 об/мин);- tool spindle rotation speed - 67 sˉ¹ (4000 rpm);
- частота вращения шпинделя детали - 6,7 сˉ¹ (400 об/мин);- spindle rotation speed of the part - 6.7 sˉ¹ (400 rpm);
- скорость подачи шпинделя детали - 200 мкм/мин.- feed speed of the spindle parts - 200 microns / min.
Обрабатывались плоские детали диаметром 40 мм из кварцевого стекла. Результаты испытаний приведены в таблице 3.Quartz glass flat parts with a diameter of 40 mm were processed. The test results are shown in table 3.
Примеры 2 - 7Examples 2 to 7
В таблице 1 приведены составы композиций для приготовления алмазных инструментов, отличающихся количеством и природой металлических порошков и других компонентов. Методика изготовления и испытаний алмазных инструментов аналогична описанным в примере 1. Предельно допустимые концентрации представлены на примере основного компонента - металлического порошка. Также показано влияние количества минеральных наполнителей в связке на показатели работоспособности инструментов. Table 1 shows the compositions for the preparation of diamond tools, differing in the number and nature of metal powders and other components. The methodology for manufacturing and testing diamond tools is similar to that described in example 1. The maximum allowable concentrations are presented on the example of the main component - metal powder. The influence of the amount of mineral fillers in the bunch on the performance indicators of the tools is also shown.
В таблицах 2 и 3 представлены результаты испытаний инструментов, составы которых представлены в таблице 1.Tables 2 and 3 show the test results of the instruments, the compositions of which are presented in table 1.
Из представленных результатов испытаний видно, что инструменты составов 1 и 2 эффективно работают как в процессах с использованием метода притира, так и при работе по методу «жестких осей». Предельное содержание металлического порошка приводит к низкой стойкости и высокому износу инструмента (пример 3). Низкое содержание металлического наполнителя (пример 4) приводит к потере режущей способности инструмента вследствие недостаточной теплостойкости связки. Содержание бронзового порошка выше заявляемого (пример 5) способствует низкой износостойкости инструмента и потере его формостойкости. Содержание минеральных наполнителей ниже заявляемого (пример 6) приводит к потере стабильности работы инструмента, а избыточное количество (пример 7) - к большому износу.From the presented test results it is seen that the tools of compositions 1 and 2 work effectively both in processes using the lapping method, and when working according to the "hard axis" method. The limiting content of metal powder leads to low resistance and high wear of the tool (example 3). The low content of metal filler (example 4) leads to a loss of cutting ability of the tool due to insufficient heat resistance of the binder. The content of the bronze powder above the claimed (example 5) contributes to the low wear resistance of the tool and the loss of its shape resistance. The content of mineral fillers below the claimed (example 6) leads to a loss of stability of the tool, and an excessive amount (example 7) leads to large wear.
Как видно из результатов испытаний (примеры 1, 2 и 3), заявленные составы алмазных инструментов эффективно работают в жестких условиях.As can be seen from the test results (examples 1, 2 and 3), the claimed compositions of diamond tools effectively work in harsh conditions.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ».Therefore, the claimed technical solution meets the condition "INDUSTRIAL APPLICABILITY".
Источники информацииInformation sources
1. Синтетические сверхтвердые материалы. Киев.: Наукова думка, 1986, т.2, 264 с.1. Synthetic superhard materials. Kiev .: Naukova Dumka, 1986, v.2, 264 p.
2. Патент РФ 2358852 С2, кл. B24D 3/22, 2006.2. RF patent 2358852 C2, class. B24D 3/22, 2006.
Примеры составов алмазных инструментовTable 1
Examples of compositions of diamond tools
Показатели работоспособности алмазных инструментов при обработке методом притираtable 2
The performance indicators of diamond tools during grinding
при-
мераNo.
at
measure
ность
шлифования,
мкм/минManufacturer-
nost
grinding
μm / min
%Tool wear
%
мкмSurface roughness, Ra,
μm
Показатели работоспособности алмазных инструментов при обработке по методу «жестких осей»Table 3
The performance of diamond tools during processing by the method of "hard axes"
Ra, мкмSurface roughness,
Ra, μm
до правки инструмента, шт.The number of processed surfaces
before editing the tool, pcs.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140986/02A RU2555270C2 (en) | 2013-09-06 | 2013-09-06 | Composition of diamond tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140986/02A RU2555270C2 (en) | 2013-09-06 | 2013-09-06 | Composition of diamond tool |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013140986A RU2013140986A (en) | 2015-03-20 |
RU2555270C2 true RU2555270C2 (en) | 2015-07-10 |
Family
ID=53285331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013140986/02A RU2555270C2 (en) | 2013-09-06 | 2013-09-06 | Composition of diamond tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2555270C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1061442A1 (en) * | 1981-06-03 | 1991-02-28 | Предприятие П/Я В-8570 | Polymeric compound of friction purpose |
RU2038944C1 (en) * | 1992-05-19 | 1995-07-09 | Сергей Анатольевич Герасимов | Diamond tool for finishing treatment and method of its production |
RU2070508C1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-12-20 | Акционерное общество открытого типа "Росси" | Mass for abrasive cutting disk production |
RU2358852C2 (en) * | 2007-02-05 | 2009-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Оптика" (ФГУП "НПО "Оптика") | Diamond tool composition |
-
2013
- 2013-09-06 RU RU2013140986/02A patent/RU2555270C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1061442A1 (en) * | 1981-06-03 | 1991-02-28 | Предприятие П/Я В-8570 | Polymeric compound of friction purpose |
RU2038944C1 (en) * | 1992-05-19 | 1995-07-09 | Сергей Анатольевич Герасимов | Diamond tool for finishing treatment and method of its production |
RU2070508C1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-12-20 | Акционерное общество открытого типа "Росси" | Mass for abrasive cutting disk production |
RU2358852C2 (en) * | 2007-02-05 | 2009-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Оптика" (ФГУП "НПО "Оптика") | Diamond tool composition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013140986A (en) | 2015-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109015425B (en) | Resin binder grinding wheel and preparation method thereof | |
TW201211222A (en) | Bonded abrasive article and method of forming | |
CN110923498B (en) | Copper-based powder metallurgy friction material containing metal carbide and metal oxide composite ceramic friction component and preparation method thereof | |
CN111875923B (en) | Motor train unit grinding device with good shape modification effect and without producing metal inlay | |
CN102747243A (en) | Process for preparing grapheme modified hard alloy | |
CN103641458B (en) | A kind of High-temperature nano composite ceramic material and preparation method thereof | |
CN113462358A (en) | Production process of super-hard wear-resistant polymerized abrasive | |
CN108546128B (en) | Silicon carbide ceramic pressureless sintering process | |
CN103921219B (en) | A kind of high-precision diamond emery wheel | |
CN106086718B (en) | A kind of clutch iron base composite friction material and preparation method thereof | |
RU2555270C2 (en) | Composition of diamond tool | |
CN112756613A (en) | Grinding wheel for high-strength and high-hardness ceramic processing and preparation method thereof | |
TW201347921A (en) | Self-lubricants grinding wheel | |
RU2594923C2 (en) | Grinding tool for processing fragile materials and method of its manufacturing | |
JP2007107067A (en) | Copper based sintered friction material | |
CN110005735A (en) | A kind of high-speed train braking friction block and preparation method thereof | |
RU2358852C2 (en) | Diamond tool composition | |
RU2558734C1 (en) | Weight for diamond tool manufacturing | |
JP4781934B2 (en) | Method for producing aluminum alloy matrix composite | |
CN111469064A (en) | Abrasive material layer for improving ceramic luminosity and preparation method thereof | |
CN104295644B (en) | Brake facing for aluminium alloy frictional disk and preparation method thereof | |
CN117448623B (en) | Copper-based composite friction material containing modified sepiolite, and preparation method and application thereof | |
KR101025694B1 (en) | Fiber Glass Discs For Dental Technical | |
CN112341993B (en) | Production process of composite non-oxide grinding material with cross crystal structure | |
RU2121425C1 (en) | Diamond tool for mechanical conversion of nonmetal materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150907 |