Накатний інструмент для обробки матеріалів тиском

1. Накатний інструмент для обробки матеріалів тиском, що містить сепаратор, в гніздах якого встановлені тіла кочення, який відрізняється тим, що тіла кочення виконано з алмазного полікриста U 2 (19) 1 3 36039 клад з титану та його сплавів, за допомогою цього інструменту. Для вирішення цього завдання у накатному інструменті для обробки матеріалів тиском, що містить сепаратор, в гніздах якого встановлені тіла кочення, згідно корисної моделі тіла кочення виконано з алмазного полікристалічного композиційного матеріалу зі зв'язком між зернами алмаз-алмаз, або композиційного матеріалу на основі кубічного нітриду бору (КНБ) зі зв'язком між зернами КНБКНБ; в оптимальних варіантах виконання пропонованого пристрою тіла кочення виконано з полікристалічного композиційного матеріалу, що містить 80-95мас. % алмазу або КНБ та 5-20мас. % зв'язуючого матеріалу; тіла кочення виконано з алмазного полікристалічного композиційного матеріалу, зв'язуючий матеріал якого містить кремній і/або принаймні один з перехідних металів; тіла кочення виконано з полікристалічного композиційного матеріалу на основі КНБ, зв'язуючий матеріал якого містить алюміній і/або нітриди, і/або бориди, і/або силіциди металів груп IlІa, IVa, IVб, Vб, VIб, VIIб та VII; між поверхнями тіл кочення і гніздами сепаратора розташовано шар антифрикційного матеріалу; на опорній поверхні гнізд сепаратора розміщено шарикопідшипник. Завдяки виконанню тіл кочення з алмазного полікристалічного композиційного матеріалу зі зв'язком між зернами алмаз-алмаз, або композиційного матеріалу на основі кубічного нітриду бору (КНБ) зі зв'язком між зернами КНБ-КНБ забезпечується значне підвищення зносостійкості з одночасною стабілізацією геометричної форми тіл кочення. Відомо, що високий рівень фізико-механічних властивостей полікристалічного матеріалу в даному випадку визначається якістю вихідних порошків, які використовуються для спікання, тому при використанні алмазів, що мають високу твердість 10ГПа і зв'язуючого у пропонованих співвідношеннях при спіканні цих порошків при високих тисках знижується рівень поруватості та негативний вплив на формування структури та властивості матеріалу сторонніх домішок та включень, особливо неалмазного вуглецю, які знаходяться у межзеренних проміжках. Це відбувається тому, що при Характеристики Густина, г/см 3 Твердість за Кнупом при навантаженні 10Н, ГПа Тріщиностійкість, МПа.м 1/2 Межа міцності при стискуванні, ГПа Зносостійкість при правці корундового круга, мг/кг Модуль пружності, ГПа Теплопровідність, Вт/(м-К) Термостабільність, °К Як видно з таблиці, зносостійкість пропонованих матеріалів практично в 5-10 разів перевищує зносостійкість твердого сплаву. На кресленнях проілюстровано пропоновану корисну модель, де на фіг. 1 представлено загальний вид пропонованого накатного інструменту з тілом кочення у вигляді ролика виготовленого з алмазного композиційного матеріалу у відповідно 4 додаванні у ви хідні порошки зв'язуючого матеріалу, який зв'язує вуглець з утворенням карбідів, наприклад карбіду кремнію. Введення перехідних металів в якості зв'язуючого матеріалу, які є розчинниками вуглецю, додатково забезпечує розчин вуглецю в зазначених розчинниках та в умовах високих тисків та температур, при досягненні пересичення розчину утворюються алмази, внаслідок чого утворюються суцільні границі між зернами в алмазному композиті, що суттєво підвищує його зносостійкість та твердість. Аналогічні процеси відбуваються при виконанні тіл кочення з полікристалів кубічного нітриду бору за рахунок введення в якості зв'язуючого матеріалу алюмінію і/або нітридів, і/або боридів, і/або силіцидів металів груп IlІa, IVa, IVб, Vб, VIб, VIIб та VII. Для зменшення сил тертя між тілами кочення та гніздом сепаратора, між їх поверхнями, що стикаються, розташовують шар антифрикційного матеріалу з низьким коефіцієнтом тертя, таких як гексагональний нітрид бора, графіт, дисиліцид молібдена та ін. Якщо коефіцієнт тертя ковзання таких матеріалів як сталь, чавун, твердий сплав складає 0,15-0,2, без застосування змащувальних матеріалів, то антифрикційні матеріали мають коефіцієнт тертя приблизно 0,05, тобто в 3-5 разів нижчий. Зазначені антифрикційні матеріали зменшують зусилля, які необхідні для обробки деталей машин, що приводить до зменшення зносу тіл кочення. Для зменшення роботи тертя тіл кочення на опорній поверхні гнізд сепаратора розміщено шарикопідшипник. При цьому опорна поверхня тіл кочення знаходиться на підшипнику і в процесі роботи накатного інструменту останній зменшує сили тертя та, відповідно, роботу при обробці деталей. В таблиці наведено фізико-механічні властивості твердого сплаву, що застосовується за прототипом у порівнянні із запропонованим алмазним полікристалічним композиційним матеріалом (АПКМ) та полікристалічним композиційним матеріалом на основі КНБ. КНБ 3,40-3,45 32-36 8-13,5 3,2 8-10 880 150 1500 АПКМ 3,45 50-55 10-12 2,2-3,4 ~4,4 970 250-300 1500 Твердий сплав ВК 14-15,3 15-18 2,4-3,2 40-45 50-80 сті із запропонованою корисною моделлю, на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1. Накатний інструмент містить корпус 1, в якому на шарикопідшипниках 2 в гніздах сепаратора 3 розміщено тіло кочення 4 у вигляді ролика. Пропонований інструмент працює так. Накатний інструмент для обробки матеріалів тиском розміщується на супорті токарного станка, 5 36039 а виріб, що оброблюється - в центрах, при обробці виріб обертають з одночасним притисканням до його поверхні тіла кочення 4 у вигляді ролика. Як показали випробування накатного інструменту з використанням в якості матеріалу тіла кочення з композиційного матеріалу згідно корисної моделі, шорсткість поверхні оброблюваної деталі зменшилась до Rz=0,16, тобто на 30% нижче, ніж твердосплавним роликом, а твердість зміцненого поверхневого шару збільшилась на 20%. При використанні описаного накатного інструменту Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 можливо обробляти деталі з важкооброблюваних матеріалів твердістю HRC = 40-45, а твердосплавним роликом - тільки деталі з твердістю не більше HRC = 28-32. Крім цього такий накатний інструмент дозволив вигладжувати деталі, які виготовлені, наприклад, з такого адгезійно активного металу як титан. Інші накатні інструменти практично не можуть застосовуватися для вигладжування деталей виготовлених з титан у. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601