Improving the efficiency of metal-bonded diamond abrasive end tools by improving manufacturing technology

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 2 2021 67 EQUIPMENT. INSTRUMENTS ющая повышенные эксплуатационные свойства изделий наряду с высокими качественными характеристиками . Таким критериям в полной мере соответствуют детали из высокопрочных , труднообрабатываемых и наноструктурирован - ных материалов [1–5]. Высокие качественные показатели таких изделий формируются , как правило , на финишных операциях формообра - зования , среди которых особо выделяется абра - зивная обработка [6–23]. Однако в силу высоких физико - механических свойств перечисленных конструкционных материалов не все абразив - ные материалы справляются с этой задачей [24, 25]. Положительные результаты наблюдаются , как правило , при использовании высокопрочных абразивных материалов ( например , алмаз или кубический нитрид бора ). Кроме того , работо - способность такого инструмента напрямую за - висит от связки абразивного инструмента [26]. Органические связки , часто применяемые для обработки высокопрочных материалов , обеспе - чивают хорошую режущую способность инстру - мента , но при этом повышают расход дорого - стоящего высокопрочного абразива [27]. Круги на металлических связках имеют значительно меньший расход при обработке высокопрочных материалов , но при этом более склонны к потере режущей способности вследствие явления « за - саливания » [25, 28, 29]. Наибольшую эффектив - ность алмазные круги на металлических связках обнаруживают при реализации комбинирован - ных методов обработки [24, 29–36]. При этом и алмазоносный слой , и корпус инструмента должны отвечать требованиям токо -, теплопро - водности , прочности . Особо актуально это при использовании в качестве инструмента алмаз - ных концевых инструментов ( шлифовальных головок ). Эксплуатационные характеристики алмазных шлифовальных головок на металли - ческих связках помимо физико - механических свойств алмазоносного слоя определяются так - же прочностными свойствами корпуса ( хвосто - вика ). Выбор материала корпуса алмазных инстру - ментов зависит также от материала связки [26] и способа прикрепления алмазосодержащего элемента к хвостовику инструмента . Например , алмазные инструменты на органических связ - ках изготавливают напрессовкой алмазоносного слоя на корпус или одновременного прессова - ния и спекания ( полимеризации ) порошковой алмазосодержащей шихты и корпуса в штампах . В данном случае температура полимеризации не превышает 200  С , и в качестве материала корпу - са алмазных головок на органических связках в соответствии с рекомендациями ГОСТ 17122–85 можно применять углеродистые инструменталь - ные стали с твердостью до 63 HRC. В качестве материалов металлических свя - зок алмазного инструмента для обработки изде - лий из высокопрочных материалов используют широко известные сплавы на основе Cu-Sn и Cu-Al-Zn [26]. Температура спекания алмазо - носных элементов на таких металлических связ - ках составляет 600…700 ° С . При применении матрично - наполненных материалов на основе меди в качестве связки температура спекания алмазоносной части может достигать до 750 ° С [5]. Такие температуры спекания требуют со - ответственно применения теплостойких сталей для изготовления корпусов ( хвостовиков ) шли - фовальных головок при применении традици - онной технологии , когда корпус инструмента соединяется с алмазоносной частью в процессе холодного прессования , спекания и последую - щего горячего прессования в жаропрочной ме - таллической пресс - форме . Поэтому с целью сохранения высокой твердости и прочности на изгиб корпуса инструмента в процессе спека - ния и горячего прессования их рекомендуют изготавливать в соответствии с ГОСТ 17122–85 из быстрорежущих инструментальных сталей ( ГОСТ 19265–73). Они способны сохранять высокую твердость и прочность при нагревах до 650  С , причем прочность быстрорежущих сталей на изгиб σ из достигает 3000 МПа . Углеро - дистые инструментальные стали , например У 8, имеют предел прочности на изгиб до 2000 МПа . Сталь 45 в состоянии закалки и низкого отпуска (48 HRC) имеет предел прочности на изгиб рав - ный 1200 МПа [37]. Необходимая прочность на изгиб материала корпуса шлифовальной головки , обеспечива - ющая безопасные и надежные условия работы алмазного инструмента , определяется силой прижима P при шлифовании . В соответствии с рекомендациями ГОСТ 17122–85, при шли - фовании цилиндрическими алмазными голов - ками типа AW сила прижима составляет 0,4 Н на 1 мм контактообразующей головки , что при