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 (1-0.25 K /100)γ _cв К _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 4и прессующего кольца 3.

Перед брикетированием в полость между обоймой и стержнем насыпают слой 7 металлической связки толщиной несколько миллиметров. Навеску 2алмазоносной 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.

Полученный 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.

Алмазные притиры для тонкого алмазного шлифования оптических деталей представляют собой сборную конструкцию (рис. 4.3); состоящую из металлического корпуса 1и 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.