Способ обработки сверхтвердых материалов

Способ обработки сверхтвердых материалов

Реферат

Изобретение относится к области технологии обработки сверхтвердых материалов, таких как твердые сплавы, кубический нитрид бора, алмаз, и может быть использовано в алмазообрабатывающей промышленности.

Известен способ обточки сверхтвердых материалов, в частности алмаза, заключающийся в обработке поверхности вращающейся заготовки алмазным резцом, который возвратно-поступательно перемещается вдоль обрабатываемой поверхности [В.И.Епифанов, А.Е.Песина, Л.В.Зыков. Технология обработки алмазов в бриллианты. - М.: Высшая школа, 1987, с.132-152].

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому является способ обточки сверхтвердых материалов, в частности алмаз, который заключается в том, что обработку поверхности вращающейся заготовки производят алмазным резцом, а затем шлифуют ее шлифовальным кругом [В.И.Епифанов, А.Е.Песина, Л.В.Зыков. Технология обработки алмазов в бриллианты. - М.: Высшая школа, 1987, с.165].

Недостатками известных способов являются низкие производительность и качество поверхности при шлифовании, сложность технологического процесса, высокие требования к точности оборудования, необходимость высокой квалификации рабочего и возможность получения простых поверхностей.

Задачей изобретения является повышение производительности, качества обработки и снижение трудоемкости получения шлифованных поверхностей сверхтвердых материалов за счет усовершенствования способа шлифования заготовок из сверхтвердых материалов. При обработке поверхности заготовки сверхпрочного материала, в том числе алмаза, формируется грубозернистый рельеф с микротрещинами, уходящими в глубину кристалла. Последующее шлифование заготовки снижает шероховатость поверхности, но устранить грубозернистый рельеф затруднено. Это обусловлено тем, что электромеханическая обработка известным способом приводит к неравномерному растворению связки. Изношенные (затупленные) вершины зерен скользят по обрабатываемой поверхности, а вершина зерна, быстро возникающая из связки в области с повышенной скоростью растворения, внедряясь в поверхность заготовки, формирует на ее поверхности расширяющуюся и углубляющуюся царапину. Это приводит к образованию углублений и формированию грубозернистого рельефа, ухудшающего свойство алмаза или другого сверхтвердого материала.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе шлифование ведут установленным на шпинделе станка вращающимся шлифовальным кругом для алмазно-абразивной обработки с алмазными головками, при этом частоту вращения шпинделя изменяют бесступенчато с обеспечением окружной скорости шлифовального круга 120-280 м/с, а заготовку перемещают в плоскости шлифования со скоростью продольной подачи стола станка 3-9 м/мин с одновременным ее поперечным перемещением, осуществляемым при поперечной подаче стола станка, составляющей 0,01-0,06 мм/дв.ход.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Заготовку жестко закрепляют в приспособлении, установленном на станке. Шлифование поверхности ведут установленным на шпинделе станка шлифовальным кругом для алмазно-абразивной обработки с алмазными головками типа AW различных марок и зернистости. Частоту вращения шпинделя изменяют бесступенчато, обеспечивая окружную скорость шлифовального круга 120-280 м/с. Заготовку перемещают в плоскости шлифования со скоростью продольной подачи стола станка 3-9 м/мин, одновременно осуществляют поперечное перемещение поперечной подачей стола станка 0,01-0,06 мм/дв.ход.

При упомянутых скоростях 120-280 м/с изменяется характер износа зерен шлифовальных алмазных головок. Истирание вершин алмазных зерен прекращается, и начинают преобладать зерна с острыми кромками, что говорит о их микроскалывании. Это изменение механизма износа зерен алмазных головок позволяет обеспечивать высокую производительность процесса шлифования без больших тепловыделений.

Конкретный пример реализации данного способа.

Алмазную заготовку в оправке жестко закрепляют в приспособлении, установленном на станке. Осуществляют шлифование поверхности алмаза шлифовальным кругом при скорости 160 м/с. Заготовку возвратно-поступательно перемещают в плоскости шлифования со скоростью продольной подачи стола станка 3 м/мин, а также осуществляют поперечное перемещение поперечной подачей стола станка, составляющее 0,03 мм/дв.ход. Шлифование ведут шлифовальным кругом с алмазными головками типа AW 100/80 100% сухим способом, без охлаждения.

Таким образом, в известных способах плоские поверхности алмазов шлифуют на ограночных станках с применением горизонтально установленного вращающегося чугунного диска, изготовленного из мелкозернистого пористого чугуна. Шлифование осуществляют алмазной пастой со скоростью шлифования 25-45 м/с. Предложенный же способ шлифования осуществляют на станке с установленным на его шпинделе вращающимся шлифовальным кругом с алмазными головками типа AW с обеспечением окружной скорости шлифовального круга 120-280 м/с. Кроме того, предложенный способ позволяет шлифовать алмаз с большей производительностью и меньшей трудоемкостью, а также получать поверхность без микротрещин (см. представленный чертеж с изображенным участком шлифованной поверхности алмаза, увеличенной а) в 120 раз и б) в 150 раз), причем шероховатость обработанной поверхности заготовки находится в пределах 0,32-0,10 мкм, в то время как при обработке алмаза по известному способу (прототипу) шероховатость составляет 0,6 мкм.

Способ обработки заготовок из сверхтвердых материалов шлифованием, отличающийся тем, что шлифование ведут установленным на шпинделе станке вращающимся шлифовальным кругом для алмазно-абразивной обработки с алмазными головками, а частоту вращения шпинделя изменяют бесступенчато с обеспечением окружной скорости шлифовального круга 120-280 м/с, причем заготовку перемещают в плоскости шлифования со скоростью продольной подачи стола станка 3-9 м/мин с одновременным ее поперечным перемещением, осуществляемым при поперечной подаче стола станка, составляющей 0,01-0,06 мм/дв.ход.