алмазный инструмент для механической обработки неметаллических материалов
Классы МПК: | B24D3/22 на основе каучуков |
Автор(ы): | Альтшуллер Вадим Маркович (RU), Герасимов Сергей Анатольевич (RU), Захаров Александр Соломонович (RU), Патрашков Тинчо Димитров (DE) |
Патентообладатель(и): | Альтшуллер Вадим Маркович (RU), Герасимов Сергей Анатольевич (RU), Захаров Александр Соломонович (RU), Патрашков Тинчо Димитров (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-10-16 публикация патента:
10.11.1998 |
Алмазный инструмент предназначен для механической обработки неметаллических материалов, например оптического стекла, технической керамики, графитизированного карбида кремния, синтетического и природного камней. Для обеспечения эффективной обработки указанных материалов инструмент в определенном соотношении содержит диеновый синтетический каучук (100 мас.ч.), органический пероксид (1-5 мас .ч.), алмазный порошок (5-80 мас.ч.), а также минеральный наполнитель и технический углерод (5-60 мас.ч.). При этом соотношение минерального наполнителя (5-55 мас. ч.), а технического углерода (55-5 мас.ч.). 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Алмазный инструмент для механической обработки неметаллических материалов, содержащий алмазный порошок, диеновый синтетический каучук, органический пероксид и минеральный наполнитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит технический углерод при следующем соотношении компонентов в мас.ч.:Диеновый синтетический каучук - 100,0
Органический пероксид - 0,5 - 5,0
Минеральный наполнитель и технический углерод - 5,0 - 60,0
Алмазный порошок - 5,0 - 80,0
причем минеральный наполнитель и технический углерод берут в соотношении мас.ч.:
Минеральный наполнитель - 5,0 - 55,0
Технический углерод - 55,0 - 5,0н
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к инструментам для механической обработки изделий, а более точно - к алмазному инструменту для обработки неметаллических материалов. Изобретение может быть использовано для механической обработки оптического стекла, технической керамики, графитизированного карбида кремния, синтетических и природных камней и других неметаллических материалов. Известен состав алмазного инструмента [авторское свидетельство СССР N 757301, кл. B 24 B 13/00, 1978], состоящий из бутадиеннитрильного каучука (100 мас. ч. ), в котором в качестве вулканизирующего агента используется сера (1-2 мас. ч.), в качестве ускорителей вулканизации - каптакс (1-2 мас. ч. ) и тиурам (0,3-1,0 мас.ч.), активатора вулканизации - окись цинка (3-5 мас. ч.), пластификаторов - дибутилфталата (25-35 мас.ч.) и стеарата кальция (1.0-1.5 мас. ч.). В композицию входит также пульвербакелит (10-20 мас.ч.), который используется в качестве адгезионной добавки и поливинилхлорид (50-60 мас. ч.) для повышения износостойкости, стойкости к старению и формируемости связки. Такой инструмент позволяет получать высокую чистоту обрабатываемой поверхности (для оптической керамики Re=0.020 мкм) при относительно высокой производительности обработки. Однако наличие серной вулканизирующей группы и большого количества поливинилхлорида и пластификаторов обуславливает низкую теплостойкость инструмента, что при высокой эластичности делает его практически непригодным для обработки деталей с высокими требованиями к геометрической точности исполнительных поверхностей. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является алмазный инструмент [патент Российской федерации N 2038944, кл. B 24 D 3/22, 1992], состоящий из диенового синтетического каучука (100 мас.ч.), антифрикционой добавки (3-15 мас.ч.), органического пероксида (1-5 мас.ч.), используемого в качестве вулканизующего агента минерального наполнителя (5-60 мас. ч. ) и алмазного микропорошка (5-15 мас.ч.).Такой алмазный инструмент при условии его термовулканизации обеспечивает получение шлифованных поверхностей с предельно низкими значениями шероховатости при высокой износостойкости и стабильности формы алмазного инструмента. Однако такие инструменты эффективно работают только при финишной обработке (при использовании микропорошков алмазов) определенных марок оптических стекол, таких как силикатные стекла, а также некоторых видов природных и искусственных камней, например синтетического гранита. При обработке же, например, свинецсодержащих стекол, а также природных камней группы мраморов, наблюдается быстрый износ инструмента, а более твердых материалов, таких как боролантанные стекла, плавленый кварц и природные камни группы гранитов - низкая работоспособность и быстрая засаливаемость инструмента. Это объясняется тем, что сочетание в таких составах минерального наполнителя и антифрикционной добавки приводит к жесткой, нерегулируемой структуре, которая не дает возможности варьировать свойствами инструментов. Этот фактор тем самым ограничивает эффективное использование инструмента при обработке материалов, обладающих различными свойствами и применение алмазных шлифовальных порошков для ранних стадий обработки материалов. В основу изобретения положена задача создать алмазный инструмент для механической обработки неметаллических материалов, который за счет изменения его состава обеспечивал бы эффективную обработку материалов с различными физико-механическими свойствами и составами, а также его применение на различных стадиях обработки. Поставленная задача решается тем, что алмазный инструмент для механической обработки неметаллических материалов, содержащий алмазный порошок, диеновый синтетический каучук, органический пероксид и минеральный наполнитель, согласно изобретению дополнительно содержит технический углерод. Целесообразно, чтобы состав алмазного инструмента содержал компоненты, мас.ч.:Диеновый синтетический каучук - 100
Органический пероксид - 1-5
Минеральный наполнитель и технический углерод - 5-60
Алмазный порошок - 5-80
Необходимо минеральный наполнитель и технический углерод брать в соотношении, мас.ч.:
Минеральный наполнитель - 5-55
Технический углерод - 55-5
Введение технического углерода, общий состав алмазного инструмента, а также соотношение минерального наполнителя и технического углерода обеспечивает изготовление инструментов, обладающих необходимым комплексом свойств для механической обработки различных неметаллических материалов, в том числе различных марок синтетических стекол с высокими параметрами работоспособности, износостойкости и формостойкости, низкими значениями шероховатости и глубиной нарушенного слоя обрабатываемой поверхности на различных стадиях механической обработки. Алмазный инструмент согласно изобретению содержащий алмазный порошок, диеновый синтетический каучук, органический пероксид, минеральный наполнитель и технический углерод, причем минеральный наполнитель и технический углерод берут в определенном соотношении в зависимости от свойств обрабатываемого материала и стадии обработки (зернистости алмазного порошка). Для изготовления алмазного инструмента согласно изобретению берут диеновый синтетический каучук, например бутадиеннитрильный каучук (100 мас.ч.), органический пероксид, например дикумилпероксид (0,5-5 мас.ч.), минеральный наполнитель (5-60 мас.ч.), например диоксид кремния и технический углерод и алмазный порошок, например размером 28-40 мкм (5-80 мас.ч.),
При этом минеральный наполнитель и технический углерод берут в соотношении мас.ч.:
Минеральный наполнитель - 5-55
Технический углерод - 55-5
Готовят композицию путем смешения компонентов на вальцах. Затем композицию вулканизуют в пресс-форме под давлением и термообрабатывают в свободном состоянии при температуре 280-300oC. Введение в состав композиции активного технического углерода существенно изменяет структурные свойства материала за счет образования углерод-каучукового геля и образования цепочечных структур частиц технического углерода. Это приводит к увеличению прочностных свойств, износостойкости и теплостойкости инструментов. Использование минеральных наполнителей в составах алмазных инструментов как малоактивных наполнителей приводит в основном лишь к увеличению твердости, и в некоторых случаях указанные наполнители могут выполнять роль дополнительного абразива. Технический углерод как структурообразующий компонент ответствен за свойства композиций. При увеличении содержания минерального наполнителя повышается твердость композита и его износостойкость, но при этом увеличивается склонность инструмента к "засаливаемости". Увеличение количества технического углерода приводит к повышению работоспособности алмазного инструмента, но при этом понижается его износостойкость. Оптимальное соотношение минерального наполнителя и технического углерода в составе алмазного инструмента определяет необходимый комплекс свойств для обработки тех или иных материалов на различных стадиях обработки. Необходимо отметить, что такие зависимости наблюдаются при условии перекисной вулканизации с дополнительной термообработкой инструмента при высокой температуре, когда происходит образование углерод-углеродных межмолекулярных связей в композите с высокой густотой вулканизационной сетки. Таким образом, достижение комплекса оптимальных свойств алмазных инструментов на основе термовулканизованных эластомерных композиций находится в зависимости от соотношения доли малоактивного жесткого наполнителя, приводящего к увеличению твердости инструмента и технического углерода, влияющего на микроструктуру композита. Изменяя это соотношение, можно в широких пределах изменять свойства указанных композитов и тем самым регулировать параметры работоспособности алмазных инструментов, в том числе использовать в инструментах не только микропорошки алмазов, но и порошки более крупных зернистостей (до 400 мкм) для ранних стадий обработки материалов. Кроме того, технический углерод в термовулканизованных алмазных инструментах на основе каучуков выполняет роль твердой смазки, что приводит к снижению коэффициента трения при обработке и уменьшает теплообразование в зоне трущихся поверхностей. Пример 1. Алмазный инструмент готовят следующим образом: на резиносмесительных вальцах производят смешение бутадиен-нитрильного каучука с 40%-ным содержанием нитрила акриловой кислоты (100 мас.ч.) (табл.1), дикумилпироксида (2 мас. ч.), диоксида кремния с размером частиц 40-80 мкм (20 мас. ч.), технического углерода (15 мас.ч.), алмазного порошка с размером зерен 28 - 40 мкм (20 мас.ч.). Полученную смесь загружают в пресс-форму, формируют на гидравлическом прессе и выдерживают под давлением 5
![алмазный инструмент для механической обработки неметаллических материалов, патент № 2121425](/images/patents/350/2121004/177.gif)
![алмазный инструмент для механической обработки неметаллических материалов, патент № 2121425](/images/patents/350/2121004/177.gif)
Класс B24D3/22 на основе каучуков