RU2624879C1

RU2624879C1 - Method of manufacturing the profile grinding circles from superhard materials

Info

Publication number: RU2624879C1
Application number: RU2016111054A
Authority: RU
Inventors: Евгений Георгиевич Соколов; Алексей Дмитриевич Козаченко; Сергей Александрович Гапоненко
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-07-07

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: working surface of the grinding wheel is profiled using a rolling roller by rolling a pasty mixture containing a powder of a metal binder, a grain of a superhard material and a plasticiser onto the workpiece of the grinding wheel. After that, the billet is dried and sintered.

EFFECT: durability of profile grinding wheels from superhard materials is increased, the labour intensity of their production is reduced.

5 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении профильных шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов (алмаза, нитрида бора) на металлической связке.The invention relates to the field of abrasive processing and can be used in the manufacture of profile grinding wheels from superhard materials (diamond, boron nitride) on a metal bond.

Известен способ изготовления алмазного инструмента по патенту РФ №2239548 с использованием электрохимических процессов (гальваническим методом), который может быть применен для изготовления профильных шлифовальных кругов, в том числе правящих роликов. Способ заключается в том, что на рабочей поверхности корпуса инструмента размещают смесь алмазных зерен и наполнителя, прикрепляют смесь металлом-связкой толщиной, равной меньше половины размера алмазных зерен, механически удаляют наполнитель и закрепляют (заращивают) алмазные зерна металлом-связкой на требуемую высоту, при этом наполнитель берут размером, в 1,5-5,0 раз превышающим размер алмазных зерен. Недостатком является низкая износостойкость кругов в виду слабого сопротивления гальванических связок абразивному износу и непрочного удержания зерна, а также низкая размерная точность профиля вследствие расположения режущих кромок алмазов на разной высоте над поверхностью связки.A known method of manufacturing a diamond tool according to the patent of the Russian Federation No. 2239548 using electrochemical processes (galvanic method), which can be used for the manufacture of profile grinding wheels, including the ruling rollers. The method consists in placing a mixture of diamond grains and filler on the working surface of the tool body, attaching the mixture with a metal binder with a thickness equal to less than half the size of diamond grains, mechanically removing the filler and fixing (overgrowing) diamond grains with a metal binder to the required height, this filler take a size of 1.5-5.0 times the size of the diamond grains. The disadvantage is the low wear resistance of the circles due to the low resistance of the galvanic bonds to abrasive wear and unstable grain retention, as well as the low dimensional accuracy of the profile due to the location of the diamond cutting edges at different heights above the surface of the bond.

Наиболее близким является способ изготовления профильных шлифовальных кругов по патенту РФ 2364497. Способ предусматривает предварительное профилирование рабочей поверхности круга путем теплового разрушения связки при электроэрозионном воздействии на поверхность круга и окончательное профилирование круга пластическим деформированием рабочей поверхности накатным роликом, которое обеспечивает вдавливание выступающих зерен шлифовального материала в связку и приводит к образованию профиля круга, эквидистантного линии профиля ролика.The closest is a method of manufacturing profile grinding wheels according to the patent of the Russian Federation 2364497. The method provides for the preliminary profiling of the working surface of the wheel by thermal destruction of the ligament by electroerosive impact on the surface of the wheel and the final profiling of the circle by plastic deformation of the working surface with a knurled roller, which ensures that the protruding grains of grinding material are pressed into the ligament and leads to the formation of a circle profile, an equidistant line of the profile of the roller.

Недостатком прототипа является многоэтапность и трудоемкость способа. Основным недостатком является перемещение зерен сверхтвердого материала относительно металлической связки (их вдавливание) при обкатке роликом. Известно, что сверхтвердые материалы (алмаз, нитрид бора) образуют с металлическими связками ковалентные связи. При вдавливании зерен эти связи нарушаются. В результате зерна сверхтвердого материала удерживаются в связке только механически, за счет погруженности в связку. Не имея со связкой химических связей, зерна выкрашиваются при шлифовании, в результате стойкость шлифовального круга снижается.The disadvantage of the prototype is the multi-stage and the complexity of the method. The main disadvantage is the movement of grains of superhard material relative to the metal binder (their indentation) when rolling in a roller. It is known that superhard materials (diamond, boron nitride) form covalent bonds with metal bonds. When grains are pressed in, these bonds are broken. As a result, grains of superhard material are retained in the binder only mechanically, due to immersion in the binder. Having no chemical bonds with a bunch, the grains crumble during grinding, as a result, the resistance of the grinding wheel decreases.

Задачей изобретения является усовершенствование способа изготовления профильных шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов.The objective of the invention is to improve the method of manufacturing profile grinding wheels from superhard materials.

Техническим результатом является повышение стойкости профильных шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов, а также снижение трудоемкости их производства.The technical result is to increase the resistance of profile grinding wheels of superhard materials, as well as reducing the complexity of their production.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления профильных шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов включает профилирование рабочей поверхности шлифовального круга с помощью накатного ролика, при этом профилирование осуществляется путем накатывания на заготовку пастообразной смеси, затем заготовку высушивают и спекают, при этом пастообразная смесь содержит следующие компоненты в следующем соотношении, мас. %: порошок металлической связки 65-95; зерна сверхтвердого материала 3-20; пластификатор 2-15.The technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing profile grinding wheels from superhard materials involves profiling the working surface of the grinding wheel using a rolling roller, while profiling is carried out by rolling a paste-like mixture onto the workpiece, then the workpiece is dried and sintered, while the paste-like mixture contains the following components the following ratio, wt. %: metal binder powder 65-95; grains of superhard material 3-20; plasticizer 2-15.

Пластификатор выбирают из группы, включающей водный раствор поливинилового спирта, раствор каучука в бензине, жидкое стекло. Накатку ведут при вращении заготовки 1 и накатного ролика 2 во встречных направлениях (фиг. 1) или при вращении накатного ролика 2 вокруг неподвижной заготовки 1 (фиг. 2).The plasticizer is selected from the group comprising an aqueous solution of polyvinyl alcohol, a solution of rubber in gasoline, and liquid glass. Knurling is carried out during rotation of the workpiece 1 and the rolling roller 2 in opposite directions (Fig. 1) or during rotation of the rolling roller 2 around a stationary workpiece 1 (Fig. 2).

Пастообразную смесь подают в зазор между заготовкой и накатным роликом во время накатки или наносят на заготовку до накатки.The paste-like mixture is fed into the gap between the workpiece and the knurling roller during knurling or is applied to the workpiece before knurling.

Спекание заготовки с накатанной смесью проводят в вакууме или в защитной атмосфере при температуре 700-1100°С в течение 0,25-3 ч.Sintering the workpiece with the knurled mixture is carried out in vacuum or in a protective atmosphere at a temperature of 700-1100 ° C for 0.25-3 hours

При нагреве пластификатор разлагается и испаряется, металлические порошки спекаются и образуют связку шлифовального круга. Между зернами сверхтвердого материала и металлической связкой образуются химические связи, что способствует прочному удержанию зерен на рабочей поверхности шлифовального круга. В результате стойкость профильных шлифовальных кругов значительно повышается.When heated, the plasticizer decomposes and evaporates, metal powders sinter and form a bunch of grinding wheels. Chemical bonds are formed between the grains of the superhard material and the metal bond, which contributes to the strong retention of grains on the working surface of the grinding wheel. As a result, the durability of profile grinding wheels is significantly increased.

Предлагаемый способ изготовления шлифовальных кругов не предусматривает пластического деформирования алмазосодержащего слоя с приложением большого усилия. Вследствие этого способ не требует сложного специального оборудования и является значительно менее трудоемким по сравнению с прототипом.The proposed method of manufacturing grinding wheels does not provide for plastic deformation of the diamond-containing layer with the application of great effort. Because of this, the method does not require complicated special equipment and is significantly less labor-intensive compared to the prototype.

Пример. Изготавливают профильный шлифовальный круг для обработки архитектурных деталей из природного камня. Готовят смесь порошка металлической связки, алмазов и пластификатора, содержание компонентов смеси выбирают из таблицы. Порошок металлической связки состоит из сплава, содержащего олово, медь, кобальт и вольфрам.Example. A profile grinding wheel is made for processing architectural details from natural stone. A mixture of the powder of the metal binder, diamonds and plasticizer is prepared, the content of the components of the mixture is selected from the table. The metal binder powder consists of an alloy containing tin, copper, cobalt and tungsten.

С порошком металлической связки смешивают алмазы марки АС150 с размером зерна 400/315 мкм (ГОСТ 9206-80). В качестве пластификатора в смесь вводят 5%-ный водный раствор поливинилового спирта. Полученную пастообразную смесь перед накаткой наносят с помощью шпателя на заготовку, которая представляет собой корпус шлифовального круга, изготовленный из стали 45. Накатку ведут с помощью фасонного накатного ролика, соответствующего профилю получаемого шлифовального круга. После накатки заготовку высушивают для удаления влаги и спекают в вакууме при температуре 820°С в течение 0,5 ч.AC150 diamonds with a grain size of 400/315 microns (GOST 9206-80) are mixed with a metal bond powder. As a plasticizer, a 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol is introduced into the mixture. The resulting pasty mixture before knurling is applied using a spatula to the workpiece, which is a grinding wheel body made of steel 45. Knurling is carried out using a shaped knurled roller corresponding to the profile of the resulting grinding wheel. After rolling, the preform is dried to remove moisture and sintered in vacuum at a temperature of 820 ° C for 0.5 hours

При спекании между алмазами и металлической связкой образуются химические связи, которые способствуют прочному удержанию алмазов и препятствуют их выкрашиванию под действием нагрузок при работе шлифовального круга. Сравнительные испытания показывают, что стойкость профильных кругов, изготовленных данным способом, в 2-3 раза выше по сравнению с кругами, изготовленными по прототипу.When sintering between diamonds and a metal bond, chemical bonds are formed that contribute to the strong retention of diamonds and prevent them from chipping under the influence of loads during operation of the grinding wheel. Comparative tests show that the resistance of the profile circles made by this method is 2-3 times higher compared to circles made according to the prototype.

Claims

1. A method of manufacturing a profile grinding wheels from superhard materials, including profiling the working surface of the grinding wheel using a rolling roller, characterized in that the profiling is carried out by rolling a paste-like mixture onto the workpiece of the grinding wheel, then the workpiece is dried and sintered, while the paste-like mixture contains components in the following ratio, wt. %:

metal bond powder 65-95 superhard grains 3-20 plasticizer 2-15

2. The method according to p. 1, characterized in that the plasticizer is selected from the group comprising an aqueous solution of polyvinyl alcohol, a solution of rubber in gasoline and water glass.

3. The method according to p. 1, characterized in that the knurling is carried out during rotation of the workpiece and the rolling roller in opposite directions or during rotation of the rolling roller around a stationary workpiece.

4. The method according to p. 1, characterized in that the paste-like mixture is fed into the gap between the workpiece and the knurled roller during knurling or applied to the workpiece before knurling.

5. The method according to p. 1, characterized in that the sintering is carried out in vacuum or in a protective atmosphere at a temperature of 700-100 ° C for 0.25-3 hours