4.1.2. Изготовление алмазного инструмента

Алмазоносный слой закрепляют на корпусе инструмента или на отдельных элементах: кольцах, сегментах, пластинах – путем прессования порошков связки, смешанной с алмазом, электрохимическим осаждением связки (гальваностегия) или закаткой алмазных зерен в мягкую основу корпуса инструмента.

Прессование металлических порошков связки, смешанных с алмазом (порошковая металлургия), с последующим спеканием – основной метод изготовления инструментов для обработки оптических деталей. Технологический процесс включает следующие операции:

• составление шихты связки и алмазного порошка,

• брикетирование,

• спекание и прессование.

Массу шихты М_ш объемом V рассчитывают из соотношения

М_ш=V(1-0.25K/100)γ_cвК_n ,

где К – массовая концентрация алмаза, γ_св – плотность материала связки, г/см³, К_п – коэффициент потерь, равный 1,1 – l,4.

Массу алмазного порошка М_а определяют исходя из известного объема V алмазоносного слоя в кубических сантиметрах и массовой концентрации К:

M_a

Пресс-форма (рис. 4.1) для брикетирования алмазоносной коронки круга типа 2А2 состоит из обоймы 1, съемника 6, стержня 4 и прессующего кольца 3.

П

Рис. 4.1. Пресс-форма для изготовления алмазного инструмента

еред брикетированием в полость между обоймой и стержнем насыпают слой 7 металлической связки толщиной несколько миллиметров. Навеску 2 алмазоносной шихты, состоящей из алмазного порошка и компонентов связки, тщательно перемешивают и равномерным слоем засыпают в полость пресс-формы. Брикетирование осуществляют при нормальной температуре под прессом при давлении (2 – 4) 10^-2 Па. Безалмазный слой связки предназначен для пайки алмазного кольца на корпусе инструмента.

П

Рис. 4.2. Схема процесса наращивания слоя связки гальваническим осаждением

олученный после прессования брикет 5 спекают в форме при температуре не выше 0,7 – 0,8 температуры плавления основного компонента связки в защитно-восстановительной атмосфере печи. После спекания пресс-формы устанавливают снова под пресс и алмазоносный слой вторично уплотняют под давлением (0,6 – l,5)10^-2 Па, что обеспечивает прочный охват и закрепление зерен алмаза связкой. Возникшие при уплотнении остаточные напряжения устраняют отжигом.

Электрохимическим осаждением металличе- ской связки изготовляют алмазный инструмент с тонкими режущими кромками или с фасонной рабочей поверхностью: сверла, круги с внутренним резом и др. Металлический корпус инструмента 3 (рис. 4.2), помещенный в гальваническую ванну с электролитом, соединяют с источником постоянного тока. Корпус является катодом. Анод изготовляют из материала связки, обычно никеля. В процессе электролиза положительные ионы металла связки устремляются к катоду, проходя через алмазные зерна 1, размещенные на поверхности корпуса инструмента, и, восстанавливаясь, образуют слой металлической связки 2.

А

Рис. 4.3. Алмазный инструмент для тонкого алмазного шлифования

лмазные притиры для тонкого алмазного шлифования оптических деталей представляют собой сборную конструкцию (рис. 4.3); состоящую из металлического корпуса 1 и алмазоносных цилиндрических таблеток – элементов 2. Таблетки формуют диаметром 6 – 14 мм и высотой 3 – 5 мм прессованием медной связки М21 с алмазом АСЛ 7/5 – АСМ 40/28. Порошки алмаза тщательно классифицируют. Массовая концентрация алмаза 6 –25 %.

Алмазоносные таблетки крепят на корпус двумя способами. Первый способ – жесткий: алмазоносные таблетки наклеивают на обработанную по заданному радиусу сферическую поверхность корпуса инструмента тонким слоем эпоксидной смолы 3. Таблетки выступают над корпусом, что облегчает доступ СОЖ в зону обработки и удаление шлама. Второй способ – эластичный: таблетки устанавливают с помощью шаблона-сепаратора в заданном положении на поверхности наклеечного приспособления, крепят тонким слоем пластилина и заливают вместе с корпусом эпоксидной смолой 4. В этом случае рабочая поверхность алмазоносных элементов располагается более точно по сфере обработки и требуется меньше времени на доводку сферы инструмента. К достоинствам этого метода относится также возможность использования таблеток с различной толщиной. Недостаток эластичного метода крепления – сложность центрирования осей корпуса инструмента и наклеечного приспособления. Расположение и число размещаемых на корпусе элементов рассчитывают с учетом их равномерного изнашивания в процессе шлифования.