Алмазный инструмент
Номер патента: U 461
Опубликовано: 30.03.2002
Авторы: Хлебцевич Всеволод Алексеевич, Старченко Игорь Михайлович
Текст
(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(73) Патентообладатель Старченко Игорь Михайлович, Хлебцевич Всеволод Алексеевич(57) 1. Алмазный инструмент, включающий корпус, алмазоносный композиционный режущий слой, элементы которого соединены между собой связкой, отличающийся тем, что в алмазоносном композиционном режущем слое размещен дополнительно ультрадисперсный алмаз. 2. Алмазный инструмент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве связки введен графит. 3. Алмазный инструмент, по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что элементы рабочего слоя связаны между собой следующим соотношением, мас.графит 0,99-99,9 алмаз 0,99-99,9 ультрадисперсный алмаз 0,99-99,9. 4. Алмазный инструмент, по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что элементы рабочего слоя связаны между собой следующим размерным гранулометрическим соотношением, мкм графит 0,004100,0 алмаз 0,004100,0 ультрадисперсный алмаз 0,0041,00.(56) 1. Кизиков Э.Д. и др. Алмазнометаллические композиции. - Киев Тэхника, 1988. - С. 40. 2. Кизиков Э.Д. и др. Алмазнометаллические композиции. - Киев Тэхника, 1988. - С. 52. 3. Захаренко И.В. и др. Прогрессивные методы абразивной обработки металлов. - М. Техника, 1990. - С. 12. 461 Полезная модель относится к технологии машиностроения, в частности к инструментальному производству, и может быть использована при производстве алмазного инструмента на основе алмазно-содержащих композиций, преимущественно чашек и грибов шлифовальных кругов, притиров, режущего и лезвийного инструмента и т.п. Известен алмазно-абразивный инструмент на основе алмазно-металлической композиции-шихты, включающий прессованный спеченный брикет или фасонный круг. Недостаток такой конструкции проявляется в пониженной размерной точности обработки из-за наличия при изготовлении режимов спекания и допрессовке-формовки фасонного круга с использованием ручного труда 1. Известен алмазно-абразивный инструмент, содержащий корпус на основе алмазно-металлической композиции-шихты, в виде профильной прессовки с механически обработанной режущей частью 2. Известный инструмент характеризует большая многодельность работ и значительный расход алмазнометаллической композиции. Известен алмазно-абразивный инструмент из алмазосодержащего проката, содержащий планшайбу, рабочий слой которой соединен с ее корпусом в процессе спекания под давлением или приклеен 3. Известна конструкция шлифовального круга, включающая размещенный на его корпусе на металлической основе алмазоносный режущий рабочий слой и кубический нитрид бора, соединенные между собой и с металлической основой стеклуемой связкой 4. Недостаток известного инструмента проявляется в ограничении технологических возможностей из-за узкого применения, вследствие отсутствия пластифицирующей связки. Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является конструкция алмазного инструмента, включающая корпус на металлической основе, алмазоносный режущий рабочий слой на основе алмаза и гальванической связки с ультрадисперсным наполнителем, в качестве которого связка содержит алмаз с размером частиц 40-60 мкм, в количестве 0,3-1,65. Недостаток известного инструмента проявляется в ограничении технологических возможностей из-за ограничения гранулометрического состава и свойств связки от пластичного состояния до твердого и низкой режущей способности инструмента, вследствие использования только для разделения резанием исключает использование шлифования и полирования материалов инструментом. В основу полезной модели положена задача расширения технологических возможностей, максимального снижения удельного расхода алмазов и повышения режущей способности инструмента. Поставленная задача достигается тем, что алмазный инструмент, включающий корпус и композиционный алмазоносный режущий слой, элементы которого соединены между собой связкой, согласно полезной модели, в композиционном алмазоносном режущем слое размещен дополнительно ультрадисперсный алмаз. В алмазный инструмент в качестве связки введен графит. В алмазном инструменте элементы алмазоносного режущего слоя связаны между собой следующим соотношением, мас.графит 0,99-99,0 алмаз 0,99-99,0 ультрадисперсный алмаз 0,99-99,0. В алмазном инструменте элементы алмазоносного режущего слоя связаны между собой следующим размерным гранулометрическим соотношением, мкм графит 0,004-100,00 алмаз 0,004-100,00 ультрадисперсный алмаз 0,004-1,00. Между отличительными признаками и техническим результатом имеется причинно-следственная связь,содержащая элементы неочевидности для данной области техники. Такая связь придает полезной модели новое качество и обусловливает ее промышленную применимость. Между отличительными признаками и техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь наличие новых конструктивных признаков, их взаимное расположение, массовый процент. Конструкция заявленной полезной модели инструмента не только направлена на снижение удельного расхода алмазов, но и на повышение режущей способности инструмента, а также расширяется диапазон применения алмазного инструмента от суперфинишного полирования до грубой шлифовки и резания. По сведениям, которыми располагает заявитель, предлагаемая совокупность существенных признаков,характеризующих сущность полезной модели, не известна из уровня техники, следовательно, предлагаемая полезная модель соответствует критерию новизна. Предлагаемая сущность полезной модели может быть многократно использована в практически в любой области техники. Заявителями изготовлен опытный образец инструмента, проведены его испытания на предприятиях Беларуси, которые подтвердили высокие и потребительские свойства инструмента. В этой связи очевидным является соответствие заявленной полезной модели критерию промышленная применимость. 2 461 Для лучшего понимания полезной модели ее поясняют чертежом, где на фиг. 1, 2 дан общий вид инструмента фиг. 3-29 поясняют исполнение конструктива инструмента по горизонтали, мас.по вертикали, гранулометрический состав, мкм. Алмазный инструмент (фиг. 1) содержит корпус 1, алмазоносный режущий слой 2. Конструктивно алмазоносный режущий слой 2 по фиг. 2-29 выполнен из графита 3, алмаза 4 и ультрадисперсного алмаза 5. Таким образом, все элементы 3, 4, 5 алмазоносного режущего слоя между собой соединены пластичной связкой. Алмазным инструментом из сверхтвердых материалов называют инструмент, рабочая часть которого состоит из зерен порошка сверхтвердых материалов, закрепленных связкой. Алмазный инструмент состоит из алмазоносного режущего слоя 2, прочно соединенного с корпусом 1. Наличие композиционного алмазоносного слоя 2 из графита 3, алмаза 4 и УДА 5 является основным конструктивным признаком, отличающим его от инструмента из известных абразивных материалов, и дает возможность использовать алмазосодержащий режущий слой 2 до полного износа. Материал корпуса 1 и метод его соединения с алмазосодержащим слоем 2 выбирают в зависимости от марки связки, формы, размеров и назначения инструмента. Форма и расположение алмазоносного режущего слоя 2 на корпусе 1 обусловлены назначением инструмента. В зависимости от назначения инструмента по фиг. 3-29 его изготовляют с различной концентрацией входящих в него элементов и различным геометрическим соотношением размеров. В алмазном инструменте в качестве связки размещен графит. В алмазном инструменте все элементы 3, 4, 5 алмазоносного режущего слоя связаны между собой следующим соотношением, мас.графит 0,99-99,9 алмаз 0,99-99,9 ультрадисперсный алмаз 0,99-99,9. В алмазном инструменте элементы 3, 4, 5 алмазоносного режущего слоя связаны между собой следующим гранулометрическим соотношением, мкм графит 0,004100,0 алмаз 0,004100,0 ультрадисперсный алмаз 0,0041,00. По фиг. 3-29 даны примеры исполнения инструмента в системе УДА-графит-алмаз (УДА мас. 10 ,50 , 90 ) из графита 3, алмаза 4 ( ) и ультрадисперсного алмаза 5 . На фиг. 3-11 приведены геометрические соотношения элементов 3, 4, 5 и его преимущественное служебной использование инструмента при 10 мас.УДА и соответственно 10 мас.графит-90 мас.алмаз 50 мас.графит-50 мас.алмаз 90 мас.графит-10 мас.алмаз, причем по горизонтали приведен мас. , а по вертикали - грапулометрический состав, мкм. На фиг. 12-20 приведены геометрические соотношения элементов 3, 4, 5 и его преимущественное служебной использование инструмента при 50 мас.УДА, и соответственно 10 мас.графит-90 мас.алмаз 50 мас.графит-50 мас.алмаз 90 мас.графит-10 мас.алмаз. На фиг. 21-29 приведены геометрические соотношения элементов 3, 4, 5 и его преимущественное служебной использование инструмента при 90 мас.УДА и соответственно 10 мас.графит-90 мас.алмаз 50 мас.графит-50 мас.алмаз 90 мас.графит - 10 мас.алмаз. На основе анализа фиг. 3-29 можно сделать вывод, что заявленная конструкция алмазного инструмента позволяет в зависимости от его применения составлять размерный типоряд инструмента по обработке от резания и грубого шлифования до тонкого, от финиша до суперфиниша. Технологические возможности конструкции заявленного инструмента превосходят намного не только прототип, но и других известных аналогов. Проводили испытания алмазного инструмента с различными соотношениями конструктивных элементов 3, 4, 5 как по мас. , так и по гранулометрическому составу. Данные испытаний сведены в табл. 1. Таблица 1 Мас.УДА 0,05 0,99 20,0 50,0 99,99 0,01 Гранулометрический состав, мкм Заявленная конструкция Графит УДА Алмаз Графит 0,05 0,004 50,0 0,4 9,01 0,04 10,0 0,004 30,0 0,4 0,4 50,0 40,0 0,6 0,004 10,0 0,01 2,0 105,0 0,005 0,002 0,002 105,0 99,99 1,5 105,0 100,0 3 Как следует из таблицы 1, при запредельных значениях конструктивных элементов алмазного инструмента - графита, алмаза и ультрадисперсного алмаза УДА, т.е. равном 99,99 мас.исключается один из существенных признаков полезной модели и конструкция в том виде, как она есть, становится нереализуемой. При запредельных значениях графита, алмаза и ультрадисперсного алмаза УДА, т.е. меньшем 0,99, эксплуатационные характеристики инструмента ухудшаются и не достигается поставленная задача. Это подтверждается примером оптимального использования заявленного инструмента, представленного таблицами 2-10, в которых приведены исследования применяемости инструмента на примере системы УДА-графит-алмаз, 10,50 и 90 мас.УДА в шихте при массовом соотношение графит/алмаз (10, 50, 90) мас.графита, (90, 50, 10) мас.алмаза. Как следует из таблиц 1-10, сфера использования заявленной полезной модели по сравнению с прототипом, т.е. ее технологические возможности расширились практически от резания и чернового шлифования до суперфнишного полирования. Заявленная полезная модель алмазно-абразивного инструмента по сравнению с прототипом позволяет снизить удельный расход алмазов и повысить режущую способность инструмента. Проводили сравнительные испытания инструмента, изготовленного по заявленной полезной модели и известной табл. 2 Таблица 2 Данные испытаний Известная полезная модель Заявленная полезная модель Система УДА-графит-алмаз 10 мас.УДА в шихте 1. Массовое соотношение графит/алмаз - 10 мас.графита, 90 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) алмазный инструмент режущего и лезвийного типа на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА (АПСГ и УДА) для тонкой и грубой обработки твердых металлов АРС алмазный инструмент режущего и лезвийного типа на основе АПСГ и УДА для тонкой и грубой обработки твердых металлов АРС алмазный инструмент режущего и лезвийного типа на основе АПСГ и УДА для тонкой и грубой обработки мягких металлов и др. материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для тонкой и грубой обработки мягких металлов и др. материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для тонкой и грубой обработки мягких металлов и др. материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для камнеобработки АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для элементов режущего и лезвийного инструмента камнеобработки 461 Таблица 3 Система УДА-графит-алмаз 10 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 50 мас.графита, 50 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) алмазный инструмент на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА (АПСГ и УДА) для элементов полировального инструмента суперфинишной высокопрецизиозной обработки материалов радиотехники, электроники, оптики, медицины, машиностроения и др. современных областей промышленности АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для полировальной и финишной высокопрецизиозной обработки материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для полировальной высокопрецизиозной обработки материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для первых переходов полирования материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для шлифовальной обработки материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для первых переходов шлифовки материалов АРС алмазный инструмент на основе АПСГ и УДА для грубой шлифовки материалов Таблица 4 Система УДА-графит-алмаз 10 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 90 мас.графита, 10 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) Мягкий материал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА (АПСГ и УДА) для элементов полировального инструмента суперфинишной высокопрецизиозной обработки материалов радиотехники, электроники, оптики, медицины, машиностроения и др. современных областей промышленности АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента финишной высокопрецизиозной обработки материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для обработки материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для первых переходов полирования материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для обработки материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для первых переходов шлифовки материалов Мягкий материал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА для элементов инструмента грубой шлифовки материалов 461 Таблица 5 Система УДА-графит-алмаз 50 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 10 мас.графита, 90 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) поликристаллический мелкозернистый сверхтвердый материал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА(АПСГ и УДА) для элементов режущего и лезвийного инструмента тонкой и грубой обработки твердых металлов АРС поликристаллический мелкозернистый сверхтвердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов режущего и лезвийного инструмента тонкой и грубой обработки твердых металлов АРС поликристаллический мелкозернистый сверхтвердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов режущего и лезвийного инструмента тонкой и грубой обработки мягких металлов и др. материалов АРС поликристаллический мелкозернистый сверхтвердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов режущего и лезвийного инструмента тонкой и грубой обработки мягких металлов и др. материалов АРС поликристаллический сверхтвердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов режущего и лезвийного инструмента тонкой и грубой обработки мягких металлов и др. материалов АРС поликристаллический крупнозернистый сверхтвердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов режущего и лезвийного инструмента камнеобработки АРС поликристаллический сверхтвердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов режущего и лезвийного инструмента камнеобработки Таблица 6 Система УДА-графит-алмаз 50 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 50 мас.графита, 50 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 10 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) Твердыйматериал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА (АПСГ и УДА) для элементов полировального инструмента суперфинишной высокопрецизиозной обработки материалов радиотехники, электроники, оптики, медицины, машиностроения и др. современных областей промышленности АРС Твердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента финишной высокопрецизиозной обработки материалов АРС Твердый материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для обработки материалов. 6 461 Продолжение таблицы 6 Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 10 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта АРС Твердыйматериал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для первых переходов полирования материалов АРС Твердыйматериал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для обработки материалов АРС Твердыйматериал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для первых переходов шлифовки материалов АРС Твердыйматериал на основе АПСГ и УДА для элементов инструмента грубой шлифовки материалов Таблица 7 Система УДА-графит-алмаз 50 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 90 мас.графита, 10 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) Мягкий материал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА (АПСГ и УДА) для элементов полировального инструмента суперфинишной высокопрецизиозной обработки материалов радиотехники, электроники, оптики, медицины,машиностроения и др. современных областей промышленности АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента финишной высокопрецизиозной обработки материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для обработки материалов. АРС Мягкийматериал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для первых переходов полирования материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для обработки материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для первых переходов шлифовки материалов АРС Мягкий материал на основе АПСГ и УДА для элементов инструмента грубой шлифовки материалов 461 Таблица 8 Система УДА-гарфит-алмаз 90 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 10 мас.графита, 90 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) материал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА(АПСГ и УДА) для элементов полировального инструмента суперфинишной высокопрецизиозной обработки материалов радиотехники, электроники, оптики, медицины, машиностроения и др. современных областей промышленности АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента финишной высокопрецизиозной обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для первых переходов полирования материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для совместных операций грубой и тонкой шлифовки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов инструмента для совместных операций грубой и тонкой шлифовки материалов Система УДА-гарфит-алмаз 90 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 50 мас.графита, 50 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) материал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА(АПСГ и УДА) для элементов полировального инструмента суперфинишной высокопрецизиозной обработки материалов радиотехники, электроники, оптики, медицины,машиностроения и др. современных областей промышленности АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента финишной высокопрецизиозной обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для первых переходов полирования материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для совместных операций грубой и тонкой шлифовки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов инструмента для совместных операций грубой и тонкой шлифовки материалов 8 461 Таблица 10 Система УДА-гарфит-алмаз 90 мас.УДА в шихте Массовое соотношение графит/алмаз - 90 мас.графита, 10 мас.алмаза Размеры частиц алмаза в материале, мкм 0,004 0,04 0,4 1,0 10,0 50,0 100,0 Наименование и назначение продукта Алмазоносный режущий слой (АРС) материал на основе алмаза с пластифицирующей связкой графита и УДА(АПСГ и УДА) для элементов полировального инструмента суперфинишной высокопрецизиозной обработки материалов радиотехники, электроники, оптики, медицины,машиностроения и др. современных областей промышленности АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента финишной высокопрецизиозной обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов полировального инструмента для первых переходов полирования материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для обработки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов шлифовального инструмента для совместных операций грубой и тонкой шлифовки материалов АРС материал на основе АПСГ и УДА для элементов инструмента для совместных операций грубой и тонкой шлифовки материалов Как следует из сравнительных испытаний, заявленная полезная модель позволяет снизить удельный расход алмазов до одного порядка и повысить производительность в 1,4 раза. Промышленное освоение полезной модели готовится на территории СНГ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
МПК / Метки
Метки: инструмент, алмазный
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/11-u461-almaznyjj-instrument.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Алмазный инструмент</a>
Предыдущий патент: Шприц вакуумный
Следующий патент: Устройство для намагничивания изделий в циркулярном направлении
Случайный патент: Электрод для нанесения порошковых покрытий