Инструменты из алмазных порошков

Алмазные порошки и пасты неприменимы в тех случаях, когда для обработки изделий (сложные детали и др.) необходим инструмент определенной формы. Поэтому на основе алмазных порошков и паст, а также с использованием монокристаллов алмаза налажено производство специальных алмазных инструментов, каждый из которых имеет, как правило, конкретное целевое назначение.

Для резания твердых пород, сплавов и других твердых материалов промышленностью выпускаются алмазные диски и различные алмазные пилы. Материалом для изготовления этих инструментов служат алмазные порошки разной зернистости, а также различные наполнители и связывающие вещества. Иногда зерна алмазов просто впрессовываются в поверхность дисков, в частности дисков из красной меди, большая вязкость которой обеспечивает прочное закрепление алмазных зерен.

Изготавливаемые из алмазных порошков дисковые пилы применяют для резки на тонкие пластины оптического стекла, кварца, рубина, германия и др. Кроме дисковых выпускают также ленточные алмазные пилы.

Очень распространены абразивные алмазные инструменты, состоящие из металлического корпуса и алмазоносного слоя, в состав которого входят алмазные порошки, наполнители и связывающие вещества. В качестве связки применяется щелочная фенол- формальдегидная смола, а в качестве наполнителя различные сыпучие материалы: карбид бора, железный порошок и др.

Абразивный алмазный инструмент находит широкое применение в металлообрабатывающей промышленности для правки шлифовальных кругов, с помощью которых получают точно и чисто обработанные поверхности. Поскольку шлифование является очень ответственной операцией при изготовлении металлических изделий, то необходимо обращать большое внимание на состояние поверхности шлифовальных кругов. Шлифовальные круги изготавливают из сцементированных острых и очень твердых кристаллов шлифующего вещества. В процессе работы такие кристаллы притупляются и требуют периодической правки. Последнюю и производят с помощью алмазного инструмента.

Правка шлифовальных кругов производится обточкой, обкатыванием или шлифованием (рис. 9 и 10). Наряду с кристаллами алмазов, закрепленными в оправе, для правки применяют алмазно-металлические карандаши, представляющие собой прессованные вставки из алмазного порошка и порошка твердого сплава. Алмазно-металлические карандаши выпускаются в СССР разных типов и марок. Общая масса алмазов в карандашах составляет от 0,5 до 1 кар, а масса отдельных алмазных зерен в карандашах различных марок колеблется в основном от 0,03 до 0,2 кар.

Рис. 9. Способы шлифовальных кругов: а - обтачивание; б - обкатывание; в - шлифование

Рис. 10. Правка шлифовального круга: а - алмазом в оправке; б - алмазно-металлическим карандашом

Кроме алмазно-металлических карандашей применяются алмазные ролики и алмазные иглы. Обкатка и шлифование отдельных деталей производятся с помощью алмазных роликов фасонного профиля, совпадающего с профилем обкатываемого круга и обрабатываемой детали (рис. 11). Правящий ролик состоит из металлического корпуса, на который нанесен алмазный слой толщиной 1,5-2 мм из порошков крупностью 100-500 мкм. Износостойкость алмазных роликов в 50-100 раз выше, чем обычного правящего инструмента, т. е. применение их обеспечивает высокую производительность. Кроме того, работа алмазными роликами легко контролируется и дает высокую точность правки.

Рис. 11. Алмазный ролик и шлифовальный круг: 1 - шлифовальный круг; 2 - правящий инструмент

Для доводки поверхностей таких особо ответственных деталей, как зубчатые колеса, цилиндры автомобильных двигателей и др., используется алмазное хонингование, т. е. обработка поверхностей так называемыми алмазными хонами (хонинговальные головки). При доводке с помощью алмазных хон с поверхности изделия из обычной стали или более твердых металлов для придания ей нужной формы и чистоты снимается слой толщиной от 0,01 до 0,2 мм. В общем виде хонинговальные головки состоят из нескольких брусков, изготовленных металлокерамическим способом. Каждый брусок имеет два слоя: безалмазный и алмазный. Алмазный слой готовится из алмазного порошка на металлической основе (хром, никель серебро и др.). Бруски прессуются, спекаются и подвергаются механической обработке для получения требуемых форм и качества поверхности. Готовые бруски наклеивают на стальные державки.

При алмазном хонинговании чистота получаемой поверхности на 2-4 класса выше, чем при обработке обычными абразивами. Если требуется чистота еще более высокого класса, то после хонингования поверхность изделия доводится притирами. Притирами служат чугунные разжимные бруски, на которые нанесена алмазная паста из порошков различной крупности Алмазные притиры применяют, например, при изготовлении мелких подшипников, при обработке фасонных частей твердосплавных штампов и др.

В зубоврачебной технике при большой частоте вращения инструмента (от 5 до 200 тыс. об/мин) применяют алмазные диски и алмазные боры, сделанные в основном из нержавеющей стали и армированные алмазами. При сверлении алмазным бором исключен сильный нагрев зуба. На таких инструментах, как притиры, сверла, зубоврачебный инструмент, алмазы закрепляют на металлической основе гальваническим способом.