Типы и характеристики алмазного инструмента

Алмазные инструменты широко используют для выполнения различных технологических операций обработки оптических деталей. Инструмент состоит из металлического корпуса и алмазоносного слоя, нанесенного на режущую кромку или рабочую поверхность корпуса. Основными характеристиками алмазного инструмента, определяющими его назначение, производительность и износостойкость, является: форма и размеры алмазоносного слоя, зернистость и массовая концентрация алмазного порошка в алмазоносном слое, материал связки.

Инструментальная промышленность централизованно выпускает для нужд оптического производства большое количество типоразмеров стандартизированного алмазного инструмента: круги, планшайбы, кольца, сверла и др. (табл.4.1).

Таблица 4.1

Типоразмеры стандартизированного алмазного инструмента

Стандарт	ЭСКИЗ профиля инструмента	Область применения
Круг чашечный конической формы 12А2 ГОСТ 16172—80		Обработка плоских и сферических поверхностей
Круг плоский прямого профиля формы 1А1 ГОСТ 16167—80		Обработка цилиндрических поверхностей, центрирование
Круг плоский трехсторонний прямого профиля формы 14U1 ГОСТ 16169—81		Обработка пазов, торцев, канавок
Круг плоский формы 6А2Т ГОСТ 17007—80		Нанесение фасок на призмах, пластинах

Окончание табл. 4.1

Круг кольцевой формы 2А2 ГОСТ 17006—80		Обработка сферических и плоских поверхностей, сверление
Круг плоский с выточкой формы 6А2 ГОСТ 16170—81		Обработка плоских поверхностей широких фасок на пластинах

Алмазные инструменты некоторых типов: притиры для тонкого алмазного шлифования, фасонные фрезы, сборные круги, специальные сверла – изготавливают в инструментальных мастерских оптических заводов.

Вид и зернистость алмазного порошка выбирают исходя из условий работы инструмента, требований к производительности и шероховатости обрабатываемой поверхности. Чем больше зернистость алмаза, тем интенсивнее работает инструмент, но шероховатость поверхности и глубина нарушенного поверхностного слоя увеличиваются. В инструментах с малой шириной кромки, например в сверлах, кольцах, крупные зерна в результате воздействия сил резания удерживаются материалом связки и выкрашиваются.

Массовая концентрация алмазного порошка определяет содержание алмаза в алмазоносном слое объемом 1 см³. За 100 %-ную массовую концентрацию условно принята масса 4, 4 кар, или 0, 88 г. При плотности алмаза 3, 52 г/см³ объем, занимаемый алмазным порошком при 100 %-ной массовой концентрации, составит 0, 25 см³. Оптимальной является массовая концентрация, обеспечивающая максимальные размещения на поверхности алмазоносного слоя режущих кромок зерен при условии их надежного охвата материалом связки и достаточности промежутков между ними для размещения продуктов изнашивания стекла. С увеличением размеров зерна массовую концентрацию алмазного порошка повышают, с уменьшением – снижают.

Наряду с зернистостью и массовой концентрацией алмаза в алмазоносном слое, важным фактором, влияющим на производительность работы и износостойкость алмазного инструмента, является связка. Связка должна прочно удерживать алмазные зерна, обладать по отношению к ним и к корпусу хорошей адгезией и быть достаточно термостойкой. В то же время износостойкость связки не. должна препятствовать самозатачиванию инструмента. Притупившиеся зерна алмаза необходимо удалить из поверхностного слоя. Затем обнажить новый алмазоносный слой с зернами, имеющими острые режущие кромки.

Для алмазного инструмента, используемого для обработки оптических деталей, применяют в основном многокомпонентные металлические связки на основе порошков меди, алюминия, железа, кобальта. Универсальной связки, пригодной для всех видов обработки оптических деталей, не существует. В каждом конкретном случае состав связки подбирают экспериментально с учетом условий обработки, варьируя содержание компонентов введением легирующих добавок и наполнителей.

Связки на основе меди (М, Ml, M10 и др.) с добавкой олова, никеля, цинка хорошо спекаются при сравнительно небольших температурах (~750°С), имеют высокую прочность. Их широко используют для изготовления алмазного инструмента типа кругов, пил, сверл.

Связки на основе алюминия (МО) и железа (МЖ) применяют для изготовления инструментов, работающих с большими нагрузками, например, для алмазных сегментных пил, сборных фрез и т.п.