Спосіб викінчувальної обробки

1. Спосіб викінчувальної обробки, що включає попередню обробку і полірування з використанням вільного абразиву, причому при попередній обробці виконують зняття припуску, а в процесі полірування - вигладжування поверхні, який відрізняється тим, що при попередній обробці використовують вільний монокристалічний абразив, а в процесі полірування - пористий полікристалічний абразив, який складається зі сферичних нанорозмірних моноблоків. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що розмір пор у частках полікристалічного абразиву щонайменше дорівнює 1,2нм. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що питома поверхня пористого полікристалічного абразиву більш ніж на порядок перевищує питому поверхню монокристалічного абразиву аналогічної зернистості. Винахід відноситься до області абразивної обробки крихких неметалічних матеріалів, а саме до оздоблювальної обробки виробів з кераміки та монокристалів, наприклад ендопротезів. Для викінчувальної обробки матеріалів, як правило, використовують мікропорошки, наприклад, синтетичного алмазу, що представляють собою монокристали або їх уламки. Частки таких мікропорошків мають ізометричну або неправильну форму з ріжучими кромками та вершинами. Розмір часток алмазного порошку забезпечує певну шорсткість оброблюваної поверхні. Тому для одержання якісної поверхні виробу використовується багатостадійна обробка. При попередній обробці використовують більш крупнозернист! мікропорошки, за допомогою яких знімають припуск і готовлять поверхню до полірування. Полірування, як правило, також проводять у кілька етапів із застосуванням абразивів однієї природи, але з убутним розміром часток, або абразивів різної зернистості й різної природи. Відомий спосіб абразивної обробки деталей [див. патент РФ №1792056, МПК 7 В 24 В 21/00, В 24 В1/00, опубл.20.11.1995p.], що включає операції шліфування і полірування, причому операцію полірування ведуть у два етапи при різних величинах нормального тиску і швидкості переміщення, при цьому нормальний тиск Р2 у зоні обробки і швидкість V2 переміщення інструмента на другому етапі визначають із умови fm 0,1r 2 P2 = P V1 , де P1 - величина 1 2 ; V2 = fn h1 нормального тиску на першому етапі полірування; r - радіус крайки абразивного зерна інструмента; h1 - глибина вдавлювання абразивного зерна на першому етапі полірування; V1 - швидкість переміщення інструмента на першому етапі полірування; fn - коефіцієнт полірування на першому етапі; fm - коефіцієнт тертя на другому етапі полірування. Величина нормального тиску і швидкість переміщення інструмента на остаточному етапі полірування визначаються з урахуванням радіуса крайки абразивного зерна полірувального інструмента, а також глибини вдавлювання абразивного зерна, швидкості переміщення інструмента і коефіцієнта (19) UA (11) 83117 (13) C2 (21) a200609432 (22) 30.08.2006 (46) 10.06.2008, Бюл.№ 11, 2008 р. (72) БОГАТИРЬОВА ГАЛИН А ПАВЛІВН А, U A, ВОЛОШИН МАРІЯ МИКОЛАЇВНА, UA, ШАМРАЄВА ВАЛЕНТИНА СЕРГІЇВНА, UA, СТАХНІВ МИКОЛА ЄВСТАФІЙОВИЧ, U A (73) ІНСТИТУТ НАДТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ ІМ.В.М.БАКУЛЯ НАЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, UA, БОГАТИРЬОВА ГАЛИНА П АВЛІВНА, U A, ВОЛОШИН МАРІЯ МИКОЛАЇВН А, U A, ШАМРАЄВА ВАЛЕНТИН А СЕРГІЇВНА, UA, СТАХНІВ МИКОЛА ЄВСТАФІЙОВИЧ, U A (56) RU 2034889 C1, 10.05.1995 RU 2103944 C1, 10.02.1998 US 20060130409 A1, 22.06.2006 JP 2005186246, 14.07.2005 UA 7397 U, 15.06.2005 3 83117 полірування на першому етапі полірування, коефіцієнта тертя на другому етапі полірування. Недоліком цього способу є необхідність визначення перерахованих показників процесу на першому етапі полірування для кожного виду оброблюваного матеріалу, а також коефіцієнта тертя пари інструмент-оброблюваний матеріал на другому етапі з метою встановлення величини тиску та швидкості переміщення інструмента на другому етапі полірування. Таким чином, для визначення режиму остаточної обробки потрібно не тільки ретельне вивчення результатів полірування першого етапу, але і попереднє дослідження на другому етапі з метою визначення коефіцієнта тертя пари інструмент-готовий виріб, що ускладнює процес і істотно впливає на продуктивність обробки. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого винаходу є спосіб викінчувальної обробки зубних протезів з корозійностійкої сталі [див. патент РФ №2103944, МПК 6 А 61 С 13/00, опубл. 10.02.1998р.], відповідно до якого роблять попередню обробку та полірування з використанням вільного абразиву, причому при попередній обробці роблять зняття припуску, а в процесі полірування - вигладжування поверхні, крім того, по цьому способу передбачається попередня обробка абразивним складом на основі кремнійорганічного герметика, а полірування здійснюють у два етапи: на першому роблять вигладжування з використанням вільного абразиву - алмазної пасти зернистістю 0,5-1мкм, а на другому - вигладжування із застосуванням пасти на основі ультрадисперсного порошку оксиду алюмінію з розміром часток, що мають сферичну форму, у межах 0,60,9мкм. Недоліком даного способу є те що на стадії попередньої обробки необхідно практично повністю зняти припуск із оброблюваної поверхні, тому що на наступній операції алмазні частки зернистістю 0,5-1мкм, забезпечують вигладжування, що завершується пастою на основі ультрадисперсного оксиду алюмінію, тобто для реалізації процесу треба здійснити три операції. В основу винаходу покладено завдання такого вдосконалення способу оздоблювальної обробки, при якому за рахунок того, що при попередній обробці використовують вільний монокристалічний абразив, а в процесі полірування - пористий полікристалічний абразив, що складається зі сферичних нанорозмірних моноблоків, розмір пор у частинках якого складає ³1,2нм, а питома поверхня більш ніж на порядок перевищує питому поверхню монокристалічного абразиву аналогічної зернистості, забезпечується можливість виключити один з етапів вигладжування, що значно спростить процес і буде сприяти підвищенню його продуктивності. Для рішення цього завдання в способі оздоблювальної обробки, відповідно до якого попередню обробку і полірування роблять із використанням вільного абразиву, причому при попередній обробці роблять зняття припуску, а в процесі полірування - вигладжування поверхні, згідно винаходу, при попередній обробці використовують вільний монокристаллический абразив, а в процесі 4 полірування - пористий полікристалічний абразив, що складається зі сферичних нанорозмірних моноблоків, розмір пор у частинках якого щонайменше дорівнює 1,2нм, а питома поверхня полікристалічного абразиву більш ніж на порядок перевищує питому поверхню монокристалічного абразиву аналогічної зернистості. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Попередня обробка вільним монокристалічним абразивом і полірування виробів пористим полікристалічним абразивом, що складається зі сферичних нанорозмірних моноблоків, дозволяє скоротити кількість етапів обробки, тим самим підвищити продуктивність процесу. Використання для полірування полікристалічного абразиву, частки якого містять по границях моноблоків нанопори (з розміром ³1,2нм), забезпечує поступове здрібнювання порошку до розмірів моноблоків, що сприяє поступовому зменшенню шорсткості - вигладжуванню поверхні виробів. Висока питома поверхня полікристалічного абразиву, що більш ніж на порядок перевищує питому поверхню монокристалічного абразиву аналогічної зернистості, забезпечує ефективну роботу абразиву, одержання шорсткості поверхні полірованих виробів Ra не нижче 0,03мкм, виключає наявність окремих рисок і появу ласин. Приклади конкретної реалізації пропонованого способу. Приклад 1 Виконували попередню обробку й полірування зразків кераміки на основі діоксиду цирконію з використанням вільного абразиву і МОР, причому при попередній обробці знімали припуск величиною 0,2мм, а в процесі полірування - здійснювали вигладжування поверхні. Новим у пропонованому способі є те, що при попередній обробці використовували мікропорошок синтетичного монокристалічного алмазу марки АСМ 5/3 з питомою поверхнею, рівної 1,2м 2/г, а в процесі полірування мікропорошок алмазу з питомою поверхнею 153м 2/г і середнім розміром часток 4мкм, що відрізняються полікристалічною структурою, що складається зі сферичних моноблоків розміром 4-20нм, між якими присутні пори розміром 1,2-7,5нм. У результаті такої обробки отримана полірована поверхня, шорсткість якої склала Ra=0,02мкм. Окремі риски й ласини на поверхні були відсутні. Приклад 2 Умови процесу обробки ті ж самі, але використовуваний полікристалічний мікропорошок алмазу складався із часток, що містять пори розміром 1,02,5нм. Такий мікропорошок при поліруванні рівномірно руйнується, що сприяє більше якісному вигладжуванню оброблюваної поверхні. У цьому випадку полірована поверхня зразків кераміки на основі діоксиду цирконію відрізнялася більш низькою шорсткістю, що становить Ra=0,016мкм, відсутністю окремих рисок і ласин. Приклад 3 Умови процесу обробки ті ж, що й у прикладі 1, але для полірування використовували полікриста 5 83117 лічний мікропорошок алмазу, питома поверхня якого становила 170м 2/г, а середній розмір часток 2мкм. Отримана шорсткість зразків на основі діоксиду цирконію склала Ra=0,012мкм. Окремі риски й ласини не спостерігалися. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 Наведені приклади показують ефективність пропонованого способу обробки, що дозволяє за один етап полірування одержувати якісно оброблену поверхню. Підписне Тираж 26 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