WO2007094703A1 - Outil abrasif à concentration de grain élevée - Google Patents

Outil abrasif à concentration de grain élevée Download PDF

Info

Publication number
WO2007094703A1
WO2007094703A1 PCT/RU2007/000021 RU2007000021W WO2007094703A1 WO 2007094703 A1 WO2007094703 A1 WO 2007094703A1 RU 2007000021 W RU2007000021 W RU 2007000021W WO 2007094703 A1 WO2007094703 A1 WO 2007094703A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
abrasive
grains
metal
tool
tool according
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000021
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sergey Ivanovich Sukhonos
Original Assignee
Sergey Ivanovich Sukhonos
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sergey Ivanovich Sukhonos filed Critical Sergey Ivanovich Sukhonos
Priority to EP07747781A priority Critical patent/EP1992451A4/de
Publication of WO2007094703A1 publication Critical patent/WO2007094703A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements

Definitions

  • the device relates to abrasive, grinding, drilling and drilling tools made on the basis of a mixture of abrasive grains and a metal bond.
  • Tools manufactured in this way can be used for cutting, drilling, grinding, drilling various materials and surfaces.
  • Abrasive tools consist of a working part made of a mixture of abrasive grains (mainly diamond) bonded by a metal binder distributed over its volume and a holder or a hole for inserting the holder located in its central zone.
  • abrasive grains mainly diamond
  • the abrasive tools for this device should include any burs, drills, mills, abrasive and grinding wheels, drills and other tools, in the working part of which there are abrasive particles of abrasive materials.
  • the abrasive materials used to make the tool are solid particles (grains) of various compositions: diamond (natural and artificial), electrical equipment, corundum, silicon carbide, boron carbide and other granular materials known in the abrasive industry, particle sizes of which are in the range from 1 to 2000 microns.
  • Metal-abrasive tools are known (USSR Author's Certificate N 1703718, class C 25 D 5/02, 1989. 2. USSR Author's Certificate N 1705052, class B 24 D 3/34, 1988.) obtained by electrochemical methods or sintering, including the number of hot pressing powder blanks in various protective environments.
  • the technologies used for this purpose due to the large number of variable factors, impede the stability of the main parameters in mass production, which in some cases reduces the quality of the manufactured tools.
  • the abrasive grains of this tool are not previously coated with metal, which would penetrate into all defects and pores of the surface of the abrasive grain and create a transition layer for the metal of the binder. There is also no diffusion layer between the bond and the coating metal.
  • a known abrasive tool (USSR Author's Certificate N 2042499, class B 24 D 17/00, 1995.), which contains a holder rigidly fastened to the working part made in the form of a mixture of abrasive diamond grains and filler particles with a metal binder.
  • abrasive grains are pre-mixed with a metal binder and pressed, which excludes extremely dense filling of the form with grains, because part of the space during pressing will initially be occupied by the metal of the bundle. Therefore, this tool will have less performance and wear resistance than the claimed.
  • Abrasive grains are not previously coated with metal, which would penetrate into all defects and pores of the surface of the abrasive grain and create a transition layer for the metal of the binder. There is also no diffusion layer between the bond and the coating metal.
  • abrasive tool containing bonded rough and finish circles consisting of abrasive grains and a binder
  • hollow spherical particles are additionally introduced into the binder in an amount of 40-50% of the tool volume occupied by it , abrasive grains in a compact state form a dense package and occupy 50-65% of the tool volume, an organic binder - 35-50% of the tool volume, while in the rough circle the size of the abrasive grains is 1000-1600 microns, hollow spherical particles - 50-80 microns, and fine - 400-500 microns and 20-25 microns, respectively.
  • the disadvantage of this tool is the fact that the organic binder cannot have high hardness, wear resistance and heat resistance, which reduces the wear resistance of the tool itself.
  • the abrasive grains do not have a diffusion bond with the binder; in fact, they are mechanically fixed in the bond.
  • spherical particles introduced into an organic binder are microdefects that further weaken its strength.
  • the invention relates to a very narrow field of use, because involves the use of abrasive particles only a limited range of grain sizes ⁇ from 1000 to 1600 microns. Obviously, for fine drilling, or, for example, fine grinding, such granularities are not applicable. It is impossible to make thin-walled abrasive drills, tools with sharp and thin edges from such a mixture.
  • an abrasive tool (boron) according to RF patent N ° 2092302, which contains a working part made of a mixture of diamond grains rigidly connected by means of a metal binder and comparable filler particles distributed over its volume, and a holder located in the central zone of the working part has nests designed to accommodate diamond grains and / or filler particles in them, the connection of diamond grains with a metal binder is made in the form of a metal coating film deposited on their surface, the outer the surface of the working part is made rough.
  • This tool is made of abrasive particles and a metal bond, which occupies part of the volume of the tool, which reduces its wear resistance and performance.
  • Abrasive grains are not previously coated with metal, which would penetrate into all defects and pores of the surface of the abrasive grain and create a transition layer for the metal of the binder. There is also no diffusion layer between the bond and the coating metal.
  • abrasive grains of an abrasive coating on a metal bond is not more than 50% of the volume of the working part of the tool (see Fig. 1), where 1 is abrasive grain of a large fraction, 2 is a binder material on metal bundle, 3 - abrasive grains of a small fraction. Therefore, all of the above and known abrasive tools on a metal bond have reduced performance and wear resistance.
  • the high density of the abrasive in the working part provides greater wear resistance of the tool. For example, increasing the concentration by 20% leads to an increase in wear resistance by 20%.
  • the closest analogue is RF patent JCH2113531, in which a diamond sintered material having excellent fracture resistance, corrosion resistance, heat resistance and wear resistance, and capable of sintering at a relatively low pressure and low temperature, contains 50 - 99.0% vol. Diamond and the rest is a binder a phase consisting of a single or mixed phase of a compound or mixture of at least one element selected from the group consisting of rare earth elements of groups SB, IVA and VIB of the Periodic table of elements, metals of the iron group, Mn, V, alkali metals and alkaline earth metals, with a phosphorus compound or from the above compound or mixture with an oxide of an element.
  • a disadvantage of this type and method of bonding of the abrasive is the fact that the binder according to the patent of the Russian Federation ⁇ 2113531 is subject to breaking and cracking (as shown in Fig. 2), since the abrasive grains are not completely and not uniformly coated with a binder. This leads to wear of the abrasive coating on individual parts of the tool and reduce the wear resistance of the tool in comparison with the claimed invention.
  • the disadvantages of the abrasive bond method according to RF patent N ° 2113531 include insufficiently strong grain retention. And the main reason for increasing the wear resistance of any tool is a stronger grain retention. In a conventional tool (hot pressing), grains are held in a bundle mainly mechanically, and they produce (according to various estimates) from 5 to 10% of their resource.
  • the aim of the invention is to increase the productivity and wear resistance of a tool on a metal bond and the expansion of its structural capabilities.
  • This goal is achieved due to the fact that the percentage of abrasive grains on a metal bond is from 50% to 95% of the volume of the working part of the tool (depending on the size of the abrasive grains), and the rest of the space is filled with a binder metal, as shown in FIG. 3.
  • the diffusion layer it is possible to bond grains with each other and with a metal bond 20–30% more firmly and thereby increase the life of an abrasive tool by an average of 3 times.
  • abrasive materials are used - solid particles (grains) of various compositions: diamond (natural and artificial), electrical equipment, corundum, silicon carbide, boron carbide and other granular materials known in the abrasive industry, particle sizes of which are in the range from 1 to 2000 microns .
  • the particles of the main fraction are larger grains of this range, and small particles serve as an auxiliary element of the binder coating, enhancing its effect.
  • the surface of all grains is preliminarily coated with a thin layer of metal (from 1 ⁇ m and above).
  • the layer thickness should be more than 1 ⁇ m, otherwise, tears on the surface can occur, which will lead to partial opening of the grains and the deterioration of the conditions for fixing the grains in the tool (as shown in Fig. 2).
  • the coating is applied to the abrasive grain (1) at high temperature in such a way (see Fig. 4) so that the metal (5) penetrates into all pores (3) and cracks (4) on the surface of the abrasive grains as deep as possible, which creates a “root” a system that holds the metal coating on the surface.
  • the metal coating must be so penetrating as to ensure adhesion of the layer of at least 5 MPa. High adhesion provides higher retention strength of abrasive grains inside the tool.
  • the binder can be a metal or an alloy of any metals, the melting point of which can be higher than 700 degrees Celsius.
  • the melting temperature of the binder depends on which metal is used, and, therefore, its hardness, wear resistance and heat resistance. Therefore, in order to be able to produce tools with the required rate of destruction, it is necessary to use various alloys with different physical and mechanical characteristics. Different rates of destruction allow you to create the optimal mode of self-sharpening the tool during its operation. All compositions of the ligaments of this method are know-how and are not disclosed in this application. However, they differ in melting point.
  • a binder is a metal or alloy of any metals, the melting point of which is above 700 degrees Celsius.
  • a binder can be an alloy of metals based on copper, nickel, phosphorus, the melting point of which is from 700 to 800 degrees Celsius.
  • an alloy (JIbI) consisting of 80% copper, 17% nickel and 3% phosphorus can be mentioned. This alloy has a melting point of 780 degrees Celsius.
  • the diamond-abrasive tool made on its basis was used for grinding dentures made of cobalt-chromium alloys. Due to the low melting point and relatively low strength of the alloy, diamond-abrasive heads showed optimal performance characteristics - they had a high removal rate for prosthetic metals and were easily self-sharpening under light loads in manual mode.
  • the binder can also be an alloy of metals based on copper, nickel and zinc, the melting point of which is from 800 to 900 degrees Celsius.
  • Ns2 an alloy
  • This alloy is used for the manufacture of diamond-abrasive heads for processing ceramic crowns in dental laboratories.
  • the combination of components ensures maximum efficiency and speed of final grinding of the surface of ceramic crowns.
  • This alloy provides greater rigidity of the tool, at the same time it allows for quick self-sharpening, which allows 1.5 times to increase the speed of grinding crowns with this tool compared to the previous example.
  • the binder may also be an alloy of metals based on copper, nickel and germanium or an alloy based on copper, nickel, manganese and tin, the melting point of which is from 900 to 1000 degrees Celsius.
  • alloy (N ° 3) which consists of 80% copper, 5% germanium, 1% nickel, 13.5% manganese, and 0.5% tin.
  • the melting point of the alloy is 1030 degrees Celsius.
  • This alloy is used to make rollers for processing the edges of glass. Due to its stronger composition and higher temperature, this alloy provides a rigid bond of diamond grains in the ruling rollers, which process the edge of the glass, giving it the desired shape.
  • the use of previous alloys in this case showed their low resistance and rapid wear, which makes the tool based on them ineffective for this operation. So, a tool from the first alloy processed only 60 meters of the edge of the glass with a thickness of 5 mm. The second alloy tool is 125 meters. And the instrument made of the third alloy is 600 meters.
  • the binder can also be an alloy of metals based on copper, nickel and manganese, the melting point of which is from 1000 to 1100 degrees Celsius.
  • an alloy (N ° 4) based on 58% copper, 25% nickel, and 17% manganese, the melting point of which is 1095 degrees.
  • This alloy has high strength and heat resistance.
  • Thin-walled tubular drills made from it for deep drilling of granite, marble and concrete have high productivity and a resource of work. So, a diamond-abrasive tubular drill with a diameter of 50 mm and a height of 6 mm drills 300-500 meters of granite to full wear.
  • Drills made on the basis of Nsl-Ns ⁇ alloys under similar conditions were able to drill 10-30 meters and as a result they self-destructed, which is explained by more stringent working conditions of drills in blind holes, where due to poor coolant supply and discharge of sludge the load on the binder metal exceeds the limit of its thermal and fatigue strength, and this leads to catastrophic destruction of the tool.
  • the melting temperature of the coating metal is always higher than the melting temperature of the binder metal (or alloy).
  • the metal used or the metal alloy of the coating has a melting point above 1400 degrees Celsius.
  • the melting temperature and, accordingly, other characteristics of the coating depend on which metal or alloy is used as a coating.
  • pure nickel or nickel with a small amount of impurities can be used as a coating.
  • the melting temperature of the coating is from 1400 to 1600 degrees Celsius.
  • Pure chromium, or chromium with a small amount of impurities can also be used as a coating.
  • the melting temperature of the coating is from 1600 to 1650 degrees Celsius.
  • the melting temperature of the coating is from 1600 to 2400 degrees Celsius.
  • the melting temperature of the coating is from 2400 to 3500 degrees Celsius.
  • the choice of a specific metal for use as a coating depends on the requirements of the tool. The higher the melting temperature of the coating, the higher the melting temperature can be set for the binder metal (alloy). And since for a given brand of abrasive material the heat resistance and hardness of the tool depend on the binder metal, the higher its temperature melting, the higher you can get the hardness and heat resistance of the tool as a whole.
  • the drilling process may stop, turning into a sliding process along the slurry layer. If you choose the correct hardness of the bond, which will ensure optimal wear of the metal in the space between the grains, the sludge goes into the formed cavity and does not interfere with drilling.
  • the laying of the grains in the form is such (see Fig. 3) that each grain comes into direct contact with the largest possible number of other grains, in any case, the number of contacts of any grain should be more than 2, which ensures a higher density of laying of grains (higher concentration).
  • the thickness of the contact zone between the grains is equal to the thickness of two layers of the coating metal
  • any grain is in contact with at least four other grains, and the thickness of the contact zone does not exceed the thickness of the two layers of coating metal.
  • the abrasive grains have an average of more than eight contacts with adjacent grains.
  • the most preferred option is the laying of mostly symmetrical abrasive grains having sphere-like shape, when the number of contacts equal to 12 is reached (3 grains contact with each grain from below, 3 grains from above and 6 grains from the sides).
  • Such stacking of abrasive grains provides a limit on the number of grain contacts with each other, which makes the tool structure uniform and monolithic.
  • the packing density is achieved by a special procedure, for example, by means of vibration of a mold with grains freely poured into it.
  • one of the options for the vibrational laying of grains used in the case when the abrasive grains have an elongated, for example, elliptical shape (in another case, needle-shaped, which provides their higher abrasive ability) is a variant of vibration, when the amplitude, frequency and the spatial orientation of the vibrational pulses is selected according to a special formula (known to the applicant, but not disclosed in this invention, since it is the subject of know-how), allowing to create not only the densest package Patent Application in the form of grain, but also to give them the optimum for each particular type of the spatial orientation of the tool.
  • Abrasive grains having a similar elongated shape are oriented in a certain way inside the working part of the tool.
  • the grains inside the working part of the tool can be maximally compacted and the average distance (with a dispersion of no more than 25%) between grains exactly corresponds to the average grain diameter of the main fraction.
  • a higher concentration of abrasive grains provides a higher productivity of the tool ceteris paribus compared to a tool with a lower concentration.
  • the tool resource under all other other conditions increases.
  • the abrasive grains are better retained inside the tool body, which provides the following positive properties: a longer service life of each individual grain , which increases the total tool life, higher edge resistance, which allows the production of tools with very sharp working edges (up to the thickness of one abrasive grain), a longer preservation is specified the original form of the instrument.
  • the surface of the tool can be given regular (for example, a spiral shape) and irregular protrusions of any height and configuration, which provide better removal of waste material, more efficient processing and better cooling conditions.
  • the width of the protrusions can be reduced in the direction of the working surface to the size of one abrasive grain used for the manufacture of this tool, which allows you to create a blade tool from abrasive grains.
  • a strong diffusion cohesion of grains on the tops of the working protrusions ensures their long operation, preventing their rapid chipping.
  • One of the options for the tool provides that the vertices of all abrasive grains on the surface are located at the same distance from the axis of rotation. Such an arrangement provides minimal vibration during the operation of the tool, uniform participation of all grains in the work and the nature of the removal of the treated surface that is regular over the entire surface (the absence of individual scratches and chips).
  • a rotating abrasive tool can be made with holes in the working part, which can be located perpendicular to the axis of rotation, and at different angles.
  • a cylindrical cutter can have half of the holes located in the direction of rotation, and the other half in the opposite direction, which allows you to simultaneously drain the resulting slurry through the first holes, and to supply coolant through the second.
  • a rotating abrasive tool may have a multilayer (height) structure consisting of several different abrasive compounds. Each of which performs its own type of processing, and between them there is no gap or layer, because they are made simultaneously in one form.
  • a core drill performs work on drilling material, and a core drill performs chamfering.
  • the drill has a grain size, for example, 200 microns, and a countersink, for example - 125 microns.
  • the manufacturing method consists in the fact that the accurately measured quantity of grains of 200 microns is first poured into the mold, then it is poured with a special composition that forms a thin layer, which excludes mixing of the layers during filling and vibration compaction of the second layer.
  • the flooded layer forms a thin film that holds the lower layer of grains from mixing with the upper layer, and during the heating of the mold before the sintering process, this layer evaporates.
  • the abrasive tool can have any required height of a thin layer or wall, because the grains are first filled freely, without pressing, which is always accompanied by an arched effect, which imposes restrictions on the possibility of manufacturing thin walls of large height.
  • Layer or wall thickness (h) may be from the diameter of 3 grains (and more), and the height of the required structural value.
  • h ⁇ d, where d is the diameter abrasive grains (with a coating layer) of the main fraction of the working part of the tool.
  • a variant of using the tool for thin peripheral disks is cutting a minimum thickness and great depth without chips and with a clean surface. The absence of chips and the cleanliness of the cut is ensured by the regular laying of grains and the equidistance of their vertices from the plane of rotation of the disk.
  • a metal and non-metallic holder made, for example, of composite or ceramic
  • its surface has regular and non-regular protrusions and depressions of any size and configuration that provide a large contact area, and / or lock fastening (for example, dovetail (Fig. 5), which increases the strength of both mechanical and diffuse adhesion between the working part (6) and the holder
  • the surface of the holder can be made with a given roughness, the size of which is comparable (slightly larger) to the sizes of the abrasive grains, which provides, firstly, an increase in the contact area, and secondly, creates an additional obstacle for the working part to be torn off from the holder during working rotation because the grains entering the recesses create a purely mechanical resistance to rolling.
  • a diffusion layer is formed between the binder metal and the holder material during the manufacturing process of the tool, which is ensured by the selection of appropriate materials and manufacturing modes. The diffusion layer provides a stronger retention of the working part on the holder.
  • Abrasive grains with the type of coating described above were created by the applicant, and their appearance on various types of coating is shown in FIG. 6, where 8 - coated abrasive grains, 1 - bare abrasive grain (in this case, diamond) for comparison.
  • a metal coating layer to abrasive grains
  • a special technology is applied for applying the coating metal (which is also not the subject of patent protection and therefore is not disclosed in the application materials), in which a diffuse layer forms in the contact zone of the metal with the surface of the abrasive grain, which provides strong adhesion due to physicochemical bonds.
  • Another variant of the abrasive tool provides that the binder metal fills all the defects of the coated abrasive grains in such a way that mechanical adhesion of the coating layer to the abrasive grains is ensured.
  • the working surface of the tool can have various recesses and protrusions, which serve as the best approach to the treatment area of the cooling agent (including air) and the removal of waste material.
  • the protrusions on its surface can have a shape tapering along any envelope line towards the working surface, ending with a sharp edge, the thickness of which does not exceed 3 diameters of the abrasive grains of the main fraction that makes up the working part of the tool.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗЕРЕН
Описание изобретения
Устройство относится к абразивным, шлифовальным, сверлильным и буровым инструментам, изготавливаемых на основе смеси абразивных зерен и металлической связки.
Инструменты, изготавливаемые таким образом, могут быть использованы для резки, сверления, шлифования, бурения различных материалов и поверхностей.
Абразивные инструменты состоят из рабочей части, выполненной из распределенной по ее объему смеси связанных посредством металлического связующего абразивных зерен (в основном, алмазных), и держателя или отверстия для вставки держателя, расположенных в ее центральной зоне.
К абразивным инструментам по данному устройству следует относить любые боры, сверла, фрезы, абразивные и шлифовальные круги, буры и пр. инструменты, в рабочей части которых присутствуют абразивные частицы абразивных материалов.
Абразивные материалы, используемые для изготовления инструмента, это твердые частицы (зерна) различного состава: алмаз (природный и искусственный), электрокоруд, корунд, карбид кремния, карбид бора и другие известные в абразивной отрасли зернистые материалы, размеры частиц которых в диапазоне от 1 до 2000 мкм.
Известны металлоабразивные инструменты (Авторское свидетельство СССР N 1703718, кл. С 25 D 5/02, 1989. 2. Авторское свидетельство СССР N 1705052, кл. В 24 D 3/34, 1988.), получаемые электрохимическими методами или спеканием, в том числе горячей допрессовкой порошковых заготовок в различных защитных средах. Применяемые для этой цели технологии из-за большого количества переменных факторов затрудняют стабильность основных параметров при серийном производстве, что в ряде случаев снижает качество изготовляемых инструментов.
Абразивные зерна этого инструмента предварительно не покрыты металлом, который бы проникал во все дефекты и поры поверхности абразивного зерна и создавал переходный слой для металла связки. Отсутствует и диффузионный слой между связкой и металлом покрытия.
Все это снижает прочность удержания зерен в инструменте, следовательно, снижает износостойкость.
Известен абразивный инструмент (Авторское свидетельство СССР N 2042499, кл. В 24 D 17/00, 1995.), который содержит держатель, жестко скрепленный с рабочей частью, выполненной в виде смеси абразивных алмазных зерен и частиц наполнителя с металлическим связующим.
Его недостатком является потеря рабочих свойств при выкрашивании с поверхности рабочей части алмазных зерен. Кроме того, в случае образования пустот и каверн при выкрашивании в теле инструмента снижается его износостойкость и производительность .
Недостатки этого метода также состоят в том, что абразивные зерна предварительно смешиваются с металлической связкой и прессуются, что исключает предельно плотное заполнение формой зернами, т.к. часть пространства при прессовании исходно будет занимать металл связки. Следовательно, данный инструмент будет обладать меньшей производительностью и износостойкостью, чем заявляемый. Абразивные зерна предварительно не покрыты металлом, который бы проникал во все дефекты и поры поверхности абразивного зерна и создавал переходный слой для металла связки. Отсутствует и диффузионный слой между связкой и металлом покрытия.
Все это снижает прочность удержания зерен в инструменте, следовательно, снижает износостойкость. Понижение концентрации за счет введения порошковой связки и прессования снижает производительность инструмента.
Известен патент РФ N22240914 на абразивный инструмент, содержащий скрепленные друг с другом черновой и чистовой круги, состоящие из абразивных зерен и связующего вещества, новым является то, что в связующее вещество дополнительно введены полые сферические частицы в количестве 40-50% от занимаемого им объема инструмента, абразивные зерна в компактном состоянии образуют плотную упаковку и занимают 50-65% от объема инструмента, органическое связующее - 35-50% от объема инструмента, при этом в черновом круге размер абразивных зерен равен 1000-1600 мкм, полых сферических частиц - 50-80 мкм, а в чистовом - 400-500 мкм и 20-25 мкм соответственно.
Недостатком этого инструмента является то обстоятельство, что органическое связующее не может обладать высокой твердостью, износостойкостью и термостойкостью, что снижает износостойкость самого инструмента. Зерна абразива не имеют диффузионной связи со связующим, по сути дела закреплены механически в связке. Кроме того, сферические частицы, введенные в органическую связку, представляют собой микродефекты, которые дополнительно ослабляют ее прочность. Изобретение относится к очень узкой области использования, т.к. предполагает применение абразивных частиц только ограниченного диапазона зернистостей ~ от 1000 до 1600 мкм. Очевидно, что для тонкого сверления, или, например, чистового шлифования такие зернистости неприменимы. Невозможно изготовить из такой смеси и тонкостенные абразивные сверла, инструменты с острой и тонкой кромкой.
Также известен абразивный инструмент (бор) по патенту РФ N°2092302, который содержит рабочую часть, выполненную из смеси жестко связанных посредством металлического связующего алмазных зерен и соизмеримых с ними частиц наполнителя, распределенных по ее объему, и держатель, размещенный в центральной зоне рабочей части, имеет гнезда, предназначенные для размещения в них алмазных зерен и/или частиц наполнителя, связь алмазных зерен с металлическим связующим выполнена в виде нанесенной на их поверхности металлической пленки покрытия, наружная поверхность рабочей части выполнена шероховатой.
Данный инструмент изготовлен из абразивных частиц и металлической связки, которая занимает часть объема инструмента, что снижает его износостойкость и производительность .
Абразивные зерна предварительно не покрыты металлом, который бы проникал во все дефекты и поры поверхности абразивного зерна и создавал переходный слой для металла связки. Отсутствует и диффузионный слой между связкой и металлом покрытия.
Все это снижает прочность удержания зерен в инструменте, следовательно, снижает износостойкость.
Также недостатком этого инструмента и всех известных является то, что объем абразивных зерен абразивного покрытия на металлической связке составляет не более 50% от объема рабочей части инструмента (см. Фиг. 1), где 1 - абразивные зерна крупной фракции, 2 - связующий материал на металлической связке, 3 - абразивные зерна малой фракции. Поэтому, все вышеуказанные и известные абразивные инструменты на металлической связке обладают пониженной производительностью и износостойкостью.
Большая плотность абразива в рабочей части обеспечивает большую износостойкость инструмента. Например, повышение концентрации на 20% ведет к повышению износостойкости на 20%.
Наиболее близким аналогом является патент РФ JЧЬ2113531, в котором алмазный спеченный материал, имеющий отличные сопротивление разрушению, коррозионную стойкость, теплостойкость и износостойкость, и способный спекаться при сравнительно низком давлении и низкой температуре содержит 50 - 99,0 oб.% алмаза и остальное - связующую фазу, состоящую из единственной или смешанной фазы из соединения или смеси по крайней мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из редкоземельных элементов групп ШБ, IVA и VIБ Периодической таблицы элементов, металлов группы железа, Mn, V, щелочных металлов и щелочноземельных металлов, с фосфорным соединением или из вышеописанного соединения или смеси с окисью элемента.
К недостатку данного типа и способа связки абразива относится то обстоятельство, что связующее вещество по патенту РФ Ж2113531 подвержено ломке и растрескиванию (как показано на Фиг. 2), поскольку абразивные зерна не полностью и не равномерно покрываются связующим веществом. Это приводит к износу абразивного покрытия на отдельных частях инструмента и снижению износостойкости инструмента в сравнении с заявляемым изобретением.
К недостаткам способа связки абразива по патенту РФ N°2113531 относится недостаточно прочное удержание зерен. А главной причиной повышения износостойкости любого инструмента является более прочное удержание зерен. В обычном инструменте (горячая прессовка) зерна держатся в связке преимущественно механически, и они вырабатывают (по разным оценкам) от 5 до 10% своего ресурса.
Целью данного изобретения является повышение производительности и износостойкости инструмента на металлической связке и расширение его конструкционных возможностей.
Данная цель достигается за счет того, что процентное содержание абразивных зерен на металлической связке составляет от 50% до 95% от объема рабочей части инструмента (в зависимости от величины абразивных зерен), а остальное пространство заполнено связующим металлом, как показано на Фиг. 3. Кроме того, за счет диффузионной прослойки удается на 20-30% прочнее скрепить зерна друг с другом и с металлической связкой и тем самым в среднем в 3 раза повысить ресурс работы абразивного инструмента.
В совокупности с более высокой концентрацией эти особенности придают большую износостойкость заявляемому абразивному инструменту.
При изготовлении инструмента используются абразивные материалы - твердые частицы (зерна) различного состава: алмаз (природный и искусственный), электрокоруд, корунд, карбид кремния, карбид бора и другие известные в абразивной отрасли зернистые материалы, размеры частиц которых в диапазоне от 1 до 2000 мкм. При этом частицами основной фракции являются более крупные зерна этого диапазона, а мелкие частицы служат вспомогательным элементом связующего покрытия, усиливая его действие. Для придания большей прочности конструкции абразивного инструмента поверхность всех зерен предварительно покрывается тонким слоем металла (от 1 мкм и выше). Толщина слоя должна быть более 1 мкм, в противном случае могут возникнуть разрывы на поверхности, что приведет к частичному раскрытию зерен и ухудшению условий закрепления зерен в инструменте (как показано на Фиг. 2). Покрытие наносится на абразивное зерно (1) при высокой температуре таким образом (см. Фиг. 4), чтобы металл (5) проникал во все поры (3) и трещины (4) на поверхности абразивных зерен максимально глубоко, что создает «кopнeвyю» систему, удерживающую металлическое покрытие на поверхности.
Покрытие металла должно быть настолько проникающим, чтобы обеспечить адгезию слоя не менее 5 МПа. Высокая адгезия обеспечивает более высокую прочность удержания абразивных зерен внутри инструмента.
В дальнейшем все покрытые таким способом зерна засыпаются в форму, изготавливаемую из материала, температура плавления (или разрушения) которого должна быть выше температуры плавления связующего металла (2), в которую он заливается в расплавленном состоянии, при этом температура плавления этого металла (2) должна быть ниже температуры плавления металла покрытия (5) зерен во избежании его расплавления и обнажения поверхности абразивных зерен.
Связующее вещество может являться металлом или сплавом любых металлов, температура плавления которого может быть выше 700 градусов по Цельсию. От того, какой металл используется, зависит температура плавления связки, а, следовательно, ее твердость, износостойкость и термостойкость. Поэтому для получения возможности изготавливать инструменты с требуемым темпом разрушения, необходимо применять различные сплавы с различными физико-механическими характеристиками. Различные темпы разрушения позволяют создать оптимальный режим самозатачивания инструмента в процессе его работы. Все составы связок по данному способу являются ноу-хау и в данной заявке не раскрыты. При этом они отличаются температурой плавления.
Связующее вещество является металлом или сплавом любых металлов, температура плавления которого выше 700 градусов по Цельсию. Например, связующее вещество может являться сплавом металлов на основе меди, никеля, фосфора, температура плавления которого от 700 до 800 градусов по Цельсию. В качестве примера можно указать на сплав (JIbI), состоящий из 80% меди, 17% никеля и 3% фосфора. Этот сплав имеет температуру плавления 780 градусов Цельсия. Изготовленный на его основе алмазно-абразивный инструмент был применен для шлифовки зубных протезов из кобальто-хромовых сплавов. За счет низкой температуры плавления и относительно невысокой прочности сплава, алмазно- абразивные головки показали оптимальные эксплуатационные характеристики - они имели высокую скорость съема металла протезов и легко самозатачивались при небольших нагрузках в ручном режиме.
Связующее вещество также может являться сплавом металлов на основе меди, никеля и цинка, температура плавления которого от 800 до 900 градусов по Цельсию.
В качестве примера можно указать на сплав (Ns2), состоящий из 55% меди, 25% никеля и 20% цинка, который имеет температуру плавления в 865 градусов Цельсия. Этот сплав применен для изготовления алмазно-абразивных головок для обработки керамических коронок в зуботехнических лабораториях. При ручной работе алмазно- абразивного инструмента сочетание компонентов обеспечивает максимальную эффективность и скорость окончательной шлифовки поверхности керамических коронок. Данный сплав обеспечивает большую жесткость инструмента, одновременно с этим - достаточно быстрое самозатачивание, что позволяет в 1,5 раза увеличить скорость шлифовки коронок данным инструментом по сравнению с предыдущим примером.
Связующее вещество также может являться сплавом металлов на основе меди, никеля и германия или сплавом на основе меди, никеля, марганца и олова, температура плавления которого от 900 до 1000 градусов по Цельсию.
В качестве примера можно указать сплав (N°3), который состоит из 80% меди, 5% германия, 1% никеля, 13,5% марганца и 0,5% олова. Температура плавления сплава - 1030 градусов Цельсия. Данный сплав использован для изготовления роликов для обработки кромки стекла. Благодаря своему более прочному составу и более высокой температуре данный сплав обеспечивает жесткую связь алмазных зерен в правящих роликах, которые обрабатывают кромку стекла, придавая ей заданную форму. Использование в данном случае предыдущих сплавов показало их низкую стойкость и быстрое изнашивание, что делает инструмент на их основе неэффективным для данной операции. Так, инструмент из первого сплава обработал всего 60 метров кромки стекла толщиной 5 мм. Инструмент из второго сплава - 125 метров. А инструмент, изготовленный из третьего сплава — 600 метров.
Связующее вещество также может являться сплавом металлов на основе меди, никеля и марганца, температура плавления которого от 1000 до 1100 градусов по Цельсию. В качестве примера можно указать сплав (N°4) на основе 58% меди, 25% никеля и 17% марганца, температура плавлений которого - 1095 градусов. Данный сплав обладает высокой прочностью и термостойкостью. Изготовленные из него тонкостенные трубчатые сверла для глубинного сверления гранита, мрамора и бетона обладают высокой производительностью и ресурсом работы. Так, алмазно-абразивное трубчатое сверло диаметром 50 мм и высотой 6 мм сверлит до полного износа 300-500 метров гранита. Сверла изготовленные на основе сплавов Nsl-NsЗ при аналогичных условиях смогли просверлить 10-30 метров и в результате произошло их саморазрушение, что объясняется более жесткими условиями работы сверл в глухих отверстиях, где за счет плохого подвода охлаждающей жидкости и отвода шлама нагрузка на связующий металл превышает предел его термической и усталостной прочности, и это ведет к катастрофическому разрушению инструмента.
При этом температура плавления металла покрытия всегда выше температуры плавления связующего металла (или сплава).
В частности, используемый металл или сплав металлов покрытия имеет температуру плавления выше 1400 градусов по Цельсию. От того, какой металл или сплав используется в качестве покрытия, зависит температура плавления и, соответственно другие характеристик покрытия.
В частности, может использоваться в качестве покрытия чистый никель или никель с небольшим количеством примесей. В этом случае температура плавления покрытия составляет от 1400 до 1600 градусов по Цельсию.
Также может использоваться в качестве покрытия чистый хром, или хром с небольшим количеством примесей. В этом случае температура плавления покрытия составляет от 1600 до 1650 градусов по Цельсию.
Также может использоваться в качестве покрытия чистый молибден, или молибден с небольшим количеством примесей. В этом случае температура плавления покрытия составляет от 1600 до 2400 градусов по Цельсию.
Также может использоваться в качестве покрытия чистый вольфрам, или вольфрам с небольшим количеством примесей. В этом случае температура плавления покрытия составляет от 2400 до 3500 градусов по Цельсию.
Выбор конкретного металла для использования в качестве покрытия зависит от требований, предъявляемых к инструменту. Чем выше температура плавления покрытия, тем более высокую температуру плавления можно задать для связующего металла (сплава). А поскольку при заданной марке абразива термостойкость и твердость инструмента зависит от связующего металла, то чем выше температура его плавления, тем выше можно получить твердость и термостойкость инструмента в целом.
Более высокая твердость рабочей части обеспечивает более высокую износостойкость инструмента. Однако не во всех случаях высокая твердость инструмента дает положительный эффект. Например, при использовании абразивного инструмента в качестве сверлильного, необходимо достаточно большое пространство между зернами, в которое мог бы уходить шлам (отработанный мелкодисперсный материал). Но при высокой твердости связующего материала это может и не достигаться по причине того, что изнашивание связки между зернами требует больших давлений, которые не всегда допустимы при сверлении хрупкого материала. В этом случае износ связки происходит медленно и не образуется достаточно свободного пространства для отвода шлама. Шлам скапливается в зоне резания, которая представляет собой глухую кольцевую полость и препятствует контакту абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью. Из-за этого процесс сверления может прекратиться, превращаясь в процесс скольжения по слою шлама. Если же выбрать правильную твердость связки, которая обеспечит оптимальное изнашивание металла в пространстве между зернами, шлам уходит в образовавшиеся полости и не препятствует сверлению.
Заливка связующим металлом в расплавленном состоянии обеспечивает лучшее сцепление его с поверхностью абразивных зерен, так как в расплавленном состоянии металл, во-первых, лучше проникает в структуру поверхности абразивных зерен, а, во- вторых, образует более прочный диффузионный слой с металлом покрытия зерен (5).
Укладка зерен в форму такова (см. Фиг. 3), что каждое зерно входит в непосредственный контакт с максимально большим числом других зерен, во всяком случае, количество контактов у любого зерна должно быть более 2-х, что обеспечивает более высокую плотность укладки зерен (более высокую концентрацию). При этом толщина контактной зоны между зернами равна толщине двух слоев металла покрытия
(5).
Предпочтительным является вариант, когда внутри абразивного инструмента любое зерно состоит в контакте как минимум с четырьмя другими зернами, и толщина контактной зоны не превышает толщины двух слоев металла покрытия.
Также предпочтительным является вариант, когда зерна абразива имеют в среднем более восьми контактов с соседними зернами.
Для определенных видов работ инструмента наиболее предпочтительным является вариант укладки в основном симметричных абразивных зерен, имеющих сфероподобную форму, когда достигается количество контактов равное 12 (3 зерна контачат с каждым зерном снизу, 3 зерна - сверху и 6 зерен - по бокам). Такая укладка зерен абразива обеспечивает предельное количество контактов зерен друг с другом, что придает структуре инструмента однородность и монолитность.
Плотность укладки достигается специальной процедурой, например, с помощью вибрации формы со свободно насыпанными в нее зернами. При этом, одним из вариантов вибрационной укладки зерен, применяемых в том случае, когда зерна абразива имеют вытянутую, например, эллиптичную форму, (в другом случае - игольчатую, которая обеспечивает их более высокую абразивную способность), является вариант вибрации, когда амплитуда, частота и пространственная направленность вибрационных импульсов подбирается по специальной формуле, (известной заявителю, но не раскрывающейся в данном изобретении, поскольку она является предметом ноу-хау), позволяющей создать не только плотнейшую упаковку зерен в форме, но и придать им оптимальную для каждого конкретного вида инструмента пространственную ориентацию.
Абразивные зерна, имеющие подобную вытянутую форму, ориентированы внутри рабочей части инструмента определенным образом.
Зерна внутри рабочей части инструмента могут быть максимально уплотнены и среднее расстояние (с дисперсией не более 25%) между зернами точно соответствует среднему диаметру зерен основной фракции.
Более высокая концентрация абразивных зерен обеспечивает более высокую производительность работы инструмента при прочих равных условиях по сравнению с инструментом с менее высокой концентрацией. Кроме того, за счет большего количества абразивных зерен в том же объеме ресурс инструмента при всех остальных прочих условиях возрастает. Кроме того, за счет прочного сцепления металла покрытия с абразивным зерном и наличия переходного диффузного слоя между этим металлом (5) и металлом связки (2), абразивные зерна лучше удерживаются внутри тела инструмента, что обеспечивает следующие положительные свойства: больший ресурс работы каждого отдельного зерна, что повышает общий ресурс инструмента, более высокую кромкостойкость, что позволяет производить инструменты с очень острыми рабочими кромками (вплоть до толщины одного абразивного зерна), более длительное сохранение заданной исходной формы инструмента.
Поверхности инструмента можно придавать регулярные (например, спиральной формы) и нерегулярные выступы любой высоты и конфигурации, которые обеспечивают лучший отвод отработанного материала, более эффективную обработку и лучшие условия для охлаждения. При этом ширина выступов может уменьшаться по направлению к рабочей поверхности до размеров одного абразивного зерна, используемого для изготовления данного инструмента, что позволяет создавать лезвийный инструмент из абразивных зерен. А прочное диффузионное сцепление зерен на вершинах рабочих выступов обеспечивает продолжительную их работу, предотвращая их быстрое выкрашивание.
Один из вариантов инструмента предусматривает, что вершины всех абразивных зерен на поверхности расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения. Подобное расположение обеспечивает минимальную вибрацию в процессе работы инструмента, равномерное участие всех зерен в работе и регулярный по всей поверхности характер съема обрабатываемой поверхности (отсутствие отдельных царапин и сколов).
Вращающийся абразивный инструмент может выполняться с отверстиями в рабочей части, которые могут располагаться как перпендикулярно по отношению к оси вращения, так и под различными углами.
Например, цилиндрическая фреза может иметь половину отверстий расположенных по направлению вращения, а другую половину в противоположную сторону, что позволяет одновременно через первые отверстия отводить образовавшийся шлам, а через второе - подавать охлаждающую жидкость.
Вращающийся абразивный инструмент может иметь многослойную (по высоте) конструкцию, состоящую из нескольких различных абразивных составов. Каждый из которых выполняет свой вид обработки, а между ними нет никакого зазора или прослойки, т.к. они изготавливаются одновременно в одной форме.
Например - сверло-зенкер выполняет работу по сверлению материала, а зенкер - по формированию фаски. Сверло имеет зернистость, например, 200 мкм, а зенкере, например - 125 мкм. Способ изготовления заключается в том, что в форму сначала засыпают точно отмерянное количество зерен 200 мкм, затем заливают специальным составом, образующим тонкий слой, исключающий перемешивание слоев при засыпке и вибрационном уплотнении второго слоя. Залитая прослойка, образует тонкую пленку, удерживающую нижний слой зерен от перемешивания с верхним слоем, а в процессе нагрева формы перед процессом спекания данная прослойка испаряется.
Абразивный инструмент может иметь любую необходимую высоту тонкого слоя или стенки, т.к. зерна сначала свободно засыпаются, без прессования, которое всегда сопровождается арочным эффектом, что накладывает ограничения на возможность изготовления тонких стенок большой высоты. Толщина слоя или стенки (h) может быть от диаметра 3 зерен (и более), а высота требуемой конструкционной величины. Данная возможность изготавливать объемно-заполненный абразивный инструмент с тонкими стенками (не толще трех диаметров зерен, h > Зd, где d - диаметр абразивных зерен основной фракции) обеспечивает в случае периферийной фрезы точного размера экономию абразива, в случае сверла - высокое сверло с относительно тонкими стенками, что экономит зерна, энергию при сверлении (тоньше рез) и позволяет сверлить тонкие и хрупкие пластины на весу без угрозы из раздавливания (поломки). При этом высота L (или/и длина) рабочей части инструмента определяется строго по формуле L = k * h, где коэффициент k может варьироваться от 5 до 500.
В случаях, когда необходимо создавать инструмент с выступами на рабочей поверхности, диски, тонкостенные сверла, во избежание забивания рабочей поверхности отработанным материалом необходимо выбирать толщину (h) выступов (дисков, стенок сверл) по следующей формуле: h = Зd, где d - диаметр абразивных зерен (со слоем покрытия) основной фракции рабочей части инструмента.
Вариант использования инструмента для тонких периферийных дисков - резка минимальной толщины и большой глубины без сколов и с чистой поверхностью. Отсутствие сколов и чистота среза обеспечивается регулярной укладкой зерен и равноудаленностью их вершин от плоскости вращения диска.
При такой форме кромки (толщиной ровно в 3 диаметра абразивного зерна) обеспечивается гарантированное отсутствие возможности забивания ее поверхности, т.к. после некоторого стартового режима работы боковые зерна срываются и кромка приобретает заостренный (до толщины одного зерна) вид.
При наличии металлического и неметаллического держателя (сделанного, например, из композита или керамики), на котором крепится рабочая абразивная часть, его поверхность имеет регулярные и не регулярные выступы и впадины любых размеров и конфигурации, которые обеспечивают большую площадь контакта, и/или замковое крепление (например, ласточкин хвост (Фиг. 5), что повышает силу как механического, так и диффузного сцепления между рабочей частью (6) и держателем
(V-
При этом поверхность держателя может выполняться с заданной шероховатостью, размер которой соизмерим (чуть больше) размеров абразивных зерен, что обеспечивает, во-первых, увеличение площади контакта, а во-вторых, создает дополнительное препятствие для отрыва рабочей части от держателя в процессе рабочего вращения, т.к. зерна входящие в углубления создают чисто механическое сопротивление прокручиванию. При этом между металлом связки и материалом держателя образуется диффузионный слой в процессе изготовления инструмента, что обеспечивается подбором соответствующих материалов и режимов изготовления. Диффузионный слой обеспечивает более прочное удержание рабочей части на держателе.
Абразивные зерна с вышеописанным типом покрытия созданы заявителем, и их внешний вид на различных типах покрытия показан на Фиг. 6, где 8 - абразивные зерна с покрытием, 1 - голое абразивное зерно (в данном случае алмаза) для сравнения.
Технологией изготовления таких инструментов с повышенной плотностью абразивных зерен владеет заявитель, она не является предметом патентной охраны и поэтому в материалах заявки не раскрыта.
Другой вариант нанесения слоя покрытия металла на абразивные зерна применяется в том случае, когда зерна абразива имеют поверхность без трещин, пор и дефектов. В этом случае применяется специальная технология нанесения металла покрытия (также не являющейся предметом патентной охраны и поэтому в материалах заявки не раскрывающейся), при которой в зоне контакта металл с поверхность абразивного зерна образуется диффузный слой, который обеспечивает прочное сцепление за счет физико-химических связей.
Другой вариант абразивного инструмента предусматривает, что связующий металл заполняет все дефекты покрытых металлом абразивных зерен таким образом, что обеспечивается механическое сцепление слоя покрытия с абразивными зернами.
Рабочая поверхность инструмента может иметь различные углубления и выступы, служащие лучшим подводом к зоне обработки охлаждающего агента (включая воздух) и отводом отработанного материала.
При этом выступы на его поверхности могут иметь сужающуюся по любой огибающей линии по направлению к рабочей поверхности форму, заканчивающуюся острой кромкой, толщина которой не превышает 3-х диаметров абразивных зерен основной фракции, составляющей рабочую часть инструмента.
Все вышеописанные конструкции и варианты инструментов, имеющие указанную плотность абразива в объеме рабочей части инструмента и диффузный слой покрытия абразивных зерен, характеризуются большой износостойкостью и высокой твердостью, превышающие по свойствам показатели всех известных инструментов на металлической связке.

Claims

Формула изобретения
1. Абразивный инструмент, состоящий из рабочей части, выполненной из распределенной по ее объему смеси связанных посредством связующего металла, абразивных зерен и держателя или отверстия для вставки держателя, причем процентное содержание абразивных зерен различного состава: алмаз природный и искусственный, электрокоруд, корунд, карбид кремния, карбид бора, в абразивном инструменте составляет более 50% от объема рабочей части инструмента, а остальное пространство заполнено связующим веществом, отличающийся тем, что размеры частиц абразивных зерен, содержащихся в инструменте, находятся в диапазоне от 1 до 2000 мкм, а в качестве связующего вещества используется металл или сплавы различных металлов на основе меди, никеля, марганца, фосфора, олова, германия, при этом абразивные зерна, покрыты слоем металла толщиной не ниже 1 мкм, который соединен со связующим металлом диффузионным слоем, а температура плавления металла покрытия не ниже температуры плавления связующего металла или сплава различных металлов.
2. Абразивный инструмент по п. 1 отличающийся тем, что температура плавления связующего вещества от 700 до 2400 градусов по Цельсию.
3. Абразивный инструмент по п. 1, отличающийся тем, что металл покрытия имеет температуру плавления от 1400 до 3500 градусов по Цельсию.
4. Абразивный инструмент по п. 1 отличающийся тем, что внутри абразивного инструмента любое зерно состоит в контакте как минимум с четырьмя другими зернами, и толщина контактной зоны не превышает толщины двух слоев металла покрытия.
5. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что зерна внутри рабочей части инструмента максимально уплотнены и среднее расстояние между зернами равно среднему диаметру зерен основной фракции.
6. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что вершины всех абразивных зерен на поверхности расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения.
7. Абразивный инструмент по п. 1 отличающийся тем, что зерна абразива имеют в среднем более восьми контактов с соседними зернами.
8. Абразивный инструмент по п. 1 отличающийся тем, что используются в основном симметричные абразивные зерна, имеющие сфероподобную форму, причем количество контактов между ними в среднем достигает 12.
9. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что абразивные зерна, имеющие вытянутую форму, ориентированы внутри рабочей части инструмента в одном направлении.
10. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что абразивные зерна расположены в инструменте послойно, причем каждый слой имеет свою зернистость и марку абразива.
11. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что металл покрытия присутствует во всех порах, трещинах и дефектах на поверхности абразивных зерен таким образом, что обеспечивается механическое сцепление слоя покрытия с абразивными зернами.
12. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что адгезия металлического покрытия на абразивном зерне не менее 5 МПа.
13. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что рабочая часть соединена с материалом держателя через диффузионный слой.
14. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что держатель и диффузный слой имеют углубления и выступы, которые обеспечивают максимально возможное увеличение площади соединения с рабочей частью.
15. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что держатель и диффузный слой имеют углубления и выступы замкового типа.
16. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что поверхность держателя имеет шероховатость, соизмеримую с размерами зерен абразива.
17. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что рабочая поверхность инструмента имеет углубления и выступы, обеспечивающие подвод к зоне обработки охлаждающего агента, включая воздух, и отвод отработанного материала.
18. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что выступы на его поверхности имеют сужающуюся по любой огибающей линии по направлению к рабочей поверхности форму, заканчивающуюся острой кромкой, толщина которой не превышает 3-х диаметров абразивных зерен основной фракции, составляющей рабочую часть инструмента.
19. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что рабочая часть инструмента имеет отверстия, через которые в зону обработки подается охлаждающий агент и отводится отработанный материал.
20. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что рабочая часть инструмента имеет пазы или отверстия, причем часть пазов или отверстий наклонена в сторону вращения, и обеспечивает отвод отработанного материала, а другая часть в противоположную сторону и обеспечивает подвод охлаждающего агента.
21. Абразивный инструмент по п. 1 или 4 отличающийся тем, что рабочая часть инструмента имеет толщину h, которая определяется по формуле h > Зd, где d - диаметр абразивного зерна (со слоем покрытия) основной фракции рабочей части инструмента, а высота L (или/и длина) рабочей части при этом определяется по формуле L = k*h, где к = 5 ÷ 500.
PCT/RU2007/000021 2006-02-14 2007-01-19 Outil abrasif à concentration de grain élevée WO2007094703A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07747781A EP1992451A4 (de) 2006-02-14 2007-01-19 Schleifwerkzeug mit hoher kornkonzentration

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006104283/02A RU2319601C2 (ru) 2006-02-14 2006-02-14 Абразивный инструмент повышенной концентрации зерен
RU2006104283 2006-02-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007094703A1 true WO2007094703A1 (fr) 2007-08-23

Family

ID=38371795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000021 WO2007094703A1 (fr) 2006-02-14 2007-01-19 Outil abrasif à concentration de grain élevée

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1992451A4 (ru)
RU (1) RU2319601C2 (ru)
WO (1) WO2007094703A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3231558A1 (en) 2016-04-11 2017-10-18 3M Innovative Properties Company A green body, a grinding wheel and a method for manufacturing at least a green body
US9884982B2 (en) * 2006-04-28 2018-02-06 Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh Abrasive grain based on melted spherical corundum

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101358279B1 (ko) * 2008-12-23 2014-02-04 오티스 엘리베이터 컴파니 금속 로프 및 시브 계면들의 마모 및 마찰 제어
RU2607393C1 (ru) * 2015-08-04 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук Способ получения композиционной алмазосодержащей матрицы с повышенным алмазоудержанием на основе твердосплавных порошковых смесей
RU2633861C1 (ru) * 2017-02-01 2017-10-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук Способ металлизации алмаза при спекании с пропиткой медью алмазосодержащей твердосплавной матрицы
RU2680119C2 (ru) * 2017-06-29 2019-02-15 Сергей Иванович Сухонос Абразивный инструмент с керамическими порообразователями (варианты)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1321807A (en) * 1970-06-24 1973-07-04 De Beers Ind Diamond Diamond compacts
SU637244A1 (ru) * 1976-12-27 1978-12-15 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт природных алмазов и инструмента Способ изготовлени алмазного инструмента
DE3316650A1 (de) * 1982-05-10 1983-11-10 Osaka Kongo Seito Co., Ltd., Osaka Schleifscheibe und verfahren zu ihrer herstellung
RU2092302C1 (ru) * 1996-02-28 1997-10-10 Сухонос Сергей Иванович Абразивный инструмент
RU2113531C1 (ru) * 1994-09-16 1998-06-20 Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд. Алмазный спеченный материал, способ его производства и инструмент и абразивный порошок из него

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5116568A (en) * 1986-10-20 1992-05-26 Norton Company Method for low pressure bonding of PCD bodies

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1321807A (en) * 1970-06-24 1973-07-04 De Beers Ind Diamond Diamond compacts
SU637244A1 (ru) * 1976-12-27 1978-12-15 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт природных алмазов и инструмента Способ изготовлени алмазного инструмента
DE3316650A1 (de) * 1982-05-10 1983-11-10 Osaka Kongo Seito Co., Ltd., Osaka Schleifscheibe und verfahren zu ihrer herstellung
RU2113531C1 (ru) * 1994-09-16 1998-06-20 Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд. Алмазный спеченный материал, способ его производства и инструмент и абразивный порошок из него
RU2092302C1 (ru) * 1996-02-28 1997-10-10 Сухонос Сергей Иванович Абразивный инструмент

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1992451A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9884982B2 (en) * 2006-04-28 2018-02-06 Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh Abrasive grain based on melted spherical corundum
EP3231558A1 (en) 2016-04-11 2017-10-18 3M Innovative Properties Company A green body, a grinding wheel and a method for manufacturing at least a green body

Also Published As

Publication number Publication date
EP1992451A4 (de) 2012-05-23
RU2006104283A (ru) 2007-09-10
RU2319601C2 (ru) 2008-03-20
EP1992451A1 (de) 2008-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7070635B2 (en) Self sharpening polycrystalline diamond compact with high impact resistance
EP2533922B1 (en) Superhard tool tip and use thereof
KR100329309B1 (ko) 연마절삭공구및연마절삭방법
RU2319601C2 (ru) Абразивный инструмент повышенной концентрации зерен
EP0458434A2 (en) Rotary cutter with Diamond-like cutting edges
JP4271865B2 (ja) 焼結物品を製造する方法及びそれによって生産される製品
JPH02160429A (ja) 超研削材切削要素及びその製造方法
KR20030070891A (ko) 복합 연마재 콤팩트의 제조방법
KR101538261B1 (ko) 비틀림 드릴 팁, 그 제조에 사용하기 위한 전구체 구조물, 및 그 제조와 사용 방법
US20170183916A1 (en) Polycrystalline superhard construction
JP2009083036A (ja) 研削砥石
US20060236616A1 (en) Polycrystalline diamond tools and method of making thereof
JPH0373210A (ja) 高硬度切削工具及びその製造方法並びに使用方法
WO2004106001A1 (ja) ビトリファイド砥石及びその製造方法
KR100611794B1 (ko) 절삭공구 및 그 제조방법
RU59473U1 (ru) Абразивный инструмент повышенной концентрации зерен
JP5821088B2 (ja) 立方晶窒化硼素焼結体工具およびその製造方法
JP2005342836A (ja) 超砥粒工具及びその製造方法
JPH0530891Y2 (ru)
RU2680119C2 (ru) Абразивный инструмент с керамическими порообразователями (варианты)
CN107486794B (zh) 一种陶瓷切槽-推磨复合砂轮及其加工方法
JP2004181597A (ja) メタルボンド砥石及びその製造方法
CN212601186U (zh) 一种专用于加工陶瓷砖锚固孔的钻磨头
JP2020509267A (ja) ピックツール用ストライクチップ
JP3226304U (ja) ビトリファイド異種混合砥石

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007747781

Country of ref document: EP