173061. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ásványi és/vagy mesterséges szemcsés anyagoknak kerámiai, fémkerámiai és/vagy fémkötéssel, előre meghatározott tulajdonságú szerszámokká pl. köszörű-, vágó-, csiszoló-, fúrószerszámokká való egyesítésére
7 173061 8 mindenkori felhasználási célnak megfelelően választjuk meg a kívánt szívósság!, szilárdsági igények szerint. Az alkalmazható szemcseméret széles határok kozott mozoghat, előnyösen 100—5000 mikron közötti mérethatárokban. A (3) adalékszeincsék, így a szuperkemény anyagok szemcséi keménységének jellemzőiként a HRA = 40 90 közötti énéktartományt adjuk meg, amelyek magukban foglalják az ennek megfelelő fémes, vagy nem femes anyagok szemcséit. Ilyen anyagokként a találmány szerint a következők jöhetnek számításba: a kemenyfémek vagy egyéb karbidok (Wolframkarbid, szilíciumkarbid, bórkarbid, titánkarbid), a nitridek, igy a bórnitrid, előnyösen köbós bórnitrid, a cermetek, az ötvözött és ötvözetlen korundok, vagy egyéb szuperkemény anyagok. Előnyösnek találtuk a találmány értelmében azokat az adalékanyagokat, amelyek fémmel nedvesíthetők. Kifejezetten előnyös, ha a szemcseméretük a mindenkor felhasznált (2) gyémánt vagy más szuperkemény anyagszemcsék méretének legfeljebb a felét érik el. Egyes esetekben ilyen adalék szemcsékként alkalmazhatunk olyan anyagokat is, amelyeket cementáló anyag, kötőfém, itatófém elnevezés alatt ismertetünk. A kötőfém anyagokra az jellemző, hogy mind a gyémántot, mind pedig az adalékszemcséket nedvesítik, az adalékanyaggal felületi reakcióba lépnek. A cementáló anyag a matricaként alkalmazott anyaggal nem képezhet ötvözetet. További jellemzőként említjük, hogy olvadáspontja legfeljebb 1200 °C, előnyösen 1100 °C körül legyen. A kötőanyag szemcseméretet úgy választjuk meg, hogy az 10-100, előnyösen 20-60 mikron közé essen. Ilyen anyagokként az alábbiakat említjük meg, amelyek eljárásunkban előnyösen használhatók; a periódusos rendszer 1b, 11b, lila, IVa, VIb, és Vllib csoportján belüli fémek, így például vas, réz, ezüst, bérillium, cink, gallium, ón, óiom, nikkel, kobalt, iridium, króm szilícium, titán, molibdén és ezek ötvözetei, valamint kerámiai fríttek, szilikátok, térhálósodó műgyanták. A (4) hordozó test vagy korpusz a találmány szerint olyan anyagból készül, amelynek szilárdsága a felhasználási körülmények között megfelelő, így fontos követelmény a formatartás, továbbá, hogy az alaptest forgácsoló eljárásokkal méretpontosan megmunkálható legyen. Példák gyémántszemcsés abrazív szerszámok készítésére: 1. példa Az í.a ábra szerinti kialakításnak megfelelően (1) negatív formába és (K) jelű kosárba (2) 500 mikron méretű gyémántszemcséket töltünk, a szerelt szerszámot galvánfürdőbe, előnyösen nikkelfürdőbe helyezzük, majd a forgástengelyre szerelt anód körül a rendszert forgásba hozzuks A kerületi sebességet fokozatosan 4 m/sec-ra emeljük. A szemcsék orientációja a kb. 7 * 10—6 Newton nagyságrendű centrifugális erőtér hatására bekövetkezik. A teljes fordulat felvétele után egyenáramot kapcsolunk a rendszerre és galvanikus úton fém-fém kötéssel a (2) gyémántszemcséket rögzítjük. Az alkalmazott áramsűrűség 4—6 a/dm3, a feszültség max. 2V. A rögzítés után a sebességet fokozatosan lecsökkent ve a kosárban maradt (meg nem kötött) felesleges gyémántszemcséket a kosárral együtt - 1b. ábra — eltávolítjuk. Ezután (nyugalmi állapotban) 34 mm rétegvastagság eléréséig, de minimálisan a gyémántszemcsék elfedéséig további galvánréteget - 1c. ábra — választunk le. Az így kapott testről a fölösleges, kiálló galvánréteget — Id. ábra — forgácsolással elmunkáljuk. A félkész szerszámot kiöntő és,hagy sajtoló készülékbe helyezve a (4) korpusz és a galvánhéj közötti hézagokat (3) pl. fémes kötőanyaggal - le. ábra - kitöltjük, kiöntjük. A negatív formát köszörüléssel és esztergályozással eltávolítjuk és a kapott menetmorzsolót, illetve szabályozót készre munkáljuk. A kész profílszabályozó pontossága 4—9 mikron. Egy ily módon készített szerszámmal 5o—100 000 db szabályozást lehet végezni, szemben a hagyományos acél, vagy pozitív eljárással készült gyémántszemcsés acélmcrzsolóval, melyekkel ennek csak töredéke érhető el. 2. példa A fentiekhez hasonlóan negatív eljárással készíthető pl. menetköszörű korong. Az ilyen szerszámok mérete pl. </> 300 mm. Az alkalmazott technológia annyiban tér el az előzőekben leírtakról, hogy a (3) kitöltő anyag ebben az esetben olyan műgyanta, amely mind a galván réteghez, mind a korpuszként használt fémhez jól tapad. Műgyantaként eredményesen alkalmazható epoxigyanta, poliésztergyanta, poliuretán, polimid, keménygumi, fenolformaldehid gyanták stb. Ilyen eljárással menetköszörű-korongot készítettünk, amellyel a teljes elhasználódásig profilhű terméket lehetett kapni. A hagyományos menetköszörű korongok folyamatos munkakörben állandó méret és profilkorrekcióra szorulnak. 3. példa Fúrókorona, melynek kiképzése pl. a 2. ábra szerinti. Az (1) matrica három részből összeállított grafitszerszám, melynek munkafelületén a gyémántkristályok helye előre be van jelölve. A gyártásnál metalizált (2) gyémántokat használunk. A gyémántok elhelyezése után bekapcsolunk egy, a szerszám körül elhelyezett (e) jelű elektromágnest és a metalizált szemcséket a matrica palástján és alsó részén megjelölt helyekre rakjuk. A kb. 13 000 Oersted nagyságú erőtér hatására a metalizált gyémántcsúcsok orientáltan, hossztengelyükkel a matrica palástjára merőlegesen helyezkednek el. Ezután a matricába a (3) nagykeménységű (max. HRA 90) szívós, antimágneses pl. korund, karbid töltőszemcséket öntünk be. Ezek a szemcsék az orientált gyémántkristályokat minden oldalról egyenletesen körülveszik, megtámasztják azokat. A mágneses teret megszüntetjük, majd fémport vagy fémötvözetport pl. ón, berilliumbronz, adagolunk a gyémánt és töltő szemcse keverékéhez, az egész szerszámot egy fémtokba helyezzük és 1200 °C-on redukáló közegben hőkezeljük, miközben a matricába helyezett anyagok egységes testté színterelődnek. Lehűlés után a matricát széntbontjuk és a kapott gyűrűt, fúrókoronát szabaddá tesszük. A fúrókoronára a csatlakozó (4) jelű felfogó hüvelyt (f) jelű kemény forrasztással rögzítjük. A fúrófejet a 3. ábrán 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
