CS251702B1

CS251702B1 - Equipment for the production of diamond tools with galvanic bond and regulated diamond content in the working layer

Info

Publication number: CS251702B1
Application number: CS843309A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Matusek; Frantisek Konicek; Mirko Hadek; Petr Rydl; Miroslav Hofbauer
Original assignee: Miroslav Matusek; Frantisek Konicek; Mirko Hadek; Petr Rydl; Miroslav Hofbauer
Priority date: 1984-05-04
Filing date: 1984-05-04
Publication date: 1987-07-16
Also published as: CS330984A1

Abstract

Zařízení určené na výrobu rovinných, zejména kruhových, diamantových nástrojů libovolných rozměrů určených především pro broušení a/nebo leštění rovinných ploch na předmětech ze skla či jiných diamanty brousitelných a leštitelných materiálů. Sestává z galvanické lázně, do niž je v horizontální poloze zavěšena nosná katoda otočná kolem svislé osy hřídele, nad jejíž částí je je v lázni zavěšena anoda, z galvanického zdroje, motoru s regulovatelným převodem a z vodicí dráhy a motoru s tažným šroubem. Nad katodou je na vodicí dráze vodorovně vratně uložen dávkovač tvořený dutým tělesem, které je v nejnižší části opatřeno výstupním otvorem s uzavíracím ventilem. Ventil je spojen s ovládacím solenoidem.Equipment intended for the production of flat, especially circular, diamond tools of any dimensions intended primarily for grinding and/or polishing flat surfaces on objects made of glass or other diamond-grindable and polishable materials. It consists of a galvanic bath into which a supporting cathode is suspended in a horizontal position, rotating around a vertical axis of the shaft, above which part of the anode is suspended in the bath, a galvanic source, a motor with adjustable transmission and a guide track and a motor with a pulling screw. Above the cathode, a dispenser formed by a hollow body is horizontally reciprocatingly mounted on the guide track, which is provided with an outlet opening with a shut-off valve in the lowest part. The valve is connected to a control solenoid.

Description

Vynález se týká zařízení na výrobu rovinných, zejména kruhových diamantových nástrojů libovolných rozměrů, určených především pro broušení a/nebo leštění rovinných ploch na předmětech ze skla či jiných diamanty brousitelných a leštitelných materiálů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for the production of planar, in particular circular diamond tools of any size, intended primarily for grinding and / or polishing planar surfaces on glass or other diamond-ground and polishable materials.

V podstatě jsou známy dva principy vytváření pracovní diamantové vrstvy u nástrojů s galvanickou vazbou:Basically, two principles of working diamond coating are known for galvanically bonded tools:

1. Nanášení ze'vznosu, kdy je diamantový prášek volně rozptýlen v galvanické lázni, je v ní udržován vhodným způsobem ve vznosu, např. intenzivním mícháním, probubláváním a pod., a na nosné katodě se vylučuje spolu s kovovým, nejčastěji niklovým povlakem1. The deposition, in which the diamond powder is freely dispersed in a galvanic bath, is appropriately maintained in the fluidized bed, e.g. by vigorous stirring, bubbling, and the like, and is deposited on the support cathode together with a metallic, most commonly nickel, coating.

2. Nanášení ze zásypu, kdy je diamantový prášek volně nasypán na vodorovně uloženou nosnou katodu nebo je u nosné katody přidržován průlinčitou diafragmou a spolu sní ponořen do galvanické lázně. Kov, vylučující se při elektrolýze na katodě, obsahuje diamantová zrna nacházející se ve vrstvách ke katodě přilehlých,a tím je k nosné katodě poutá.2. Powder coating, where the diamond powder is loosely poured onto a horizontally supported support cathode or held by a lead-through diaphragm and immersed in a galvanic bath. The metal precipitated in the cathode electrolysis contains diamond grains located in layers adjacent to the cathode, thereby binding them to the support cathode.

Popsané principy a jim odpovídající zařízení mají tu-nevýhodu, že neumožňují vytvářet pracovní diamantové vrstvy nástrojů s přesně definovanou koncentrací diamantových zrn. Velmi závažnou nevýhodou nanášení ze zásypu je, že v případě nanášení jemných mikroprášků vznikají vrstvy málo soudržné a špatně lpící na nosném substrátu nástroje. Je to způsobeno tím, že volný zásyp mikroprášku vytváří na katodě téměř souvislou krycí vrstvu, jíž je katoda vůči elekt· rickému proudu značně odstíněna a vylučující se vrstva kovu má pak zhoršenou adhezi k nosnému substrátu. Proto je životnost mikropráškových diamantových nástrojů, vyrobených nanášením ze zásypu, velmi nízká.The described principles and their corresponding devices have the disadvantage that they do not make it possible to form working diamond layers of tools with a precisely defined concentration of diamond grains. A very serious disadvantage of the powder coating is that in the case of the application of fine micro-powders, the layers become less cohesive and poorly adhering to the tool carrier substrate. This is due to the fact that the loose backfill of the micropowder forms an almost continuous cover layer on the cathode, whereby the cathode is largely shielded from the electric current, and the deposited metal layer then has poor adhesion to the support substrate. Therefore, the lifetime of the micro-powder diamond tools produced by powder coating is very low.

- 2 251 702- 2 251 702

Uvec xé nevýhody se odstraní použitím zařízení na výrobu diamantových nástrojů s galvanickou vazbou a regulovaný» obsahem diamantu v p. icovní vrstvě podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tad nosnou katodou, zavěšenou v horizontální poloze do galvanické lázně a otočnou kolem svislé osy, nad jejíž části je v lázni zavěšěna anoda, je umístěn vodorovně vratně., s výhodou radiálně k ose otáčení katody, posuvný dávkovač diamantového prášku opatřený s výhodou rozrušovacím hřebínkem. Dávkovač je tvořen dutým tělesem, jež je v nejnižší části opatřeno výstupním otvorem s uzavíracím ventilem ovládaným solenoidem.These drawbacks are eliminated by the use of a device for producing diamond tools with a galvanically bonded and controlled diamond content in the lining layer according to the invention, characterized in that the support cathode is suspended in a horizontal position in the galvanic bath and rotatable about a vertical axis. Above a portion of which an anode is suspended in the bath, it is disposed horizontally reversibly, preferably radially to the axis of rotation of the cathode, by a sliding diamond powder dispenser preferably provided with a ridge comb. The dispenser consists of a hollow body, which in the lowest part is provided with an outlet opening with a shut-off valve controlled by a solenoid.

Výhodou zařízení na výrobu diamantových nástrojů s galvanickou vazbou a regulovaným obsahem diamantu v pracovní vrstvě podle vynálezu je, že umožňuje ekonomickou výrobu diamantových nástrojů s přesně kvantitativně definovanou a regulovanou koncentrací diaman tových zrn v pracovní vrstvě. To je výhodné z hlediska možnosti ovlivňovat brusné vlastnosti vyráběných nástrojů, tzn. brousicí schopnost a jakost vybroušeného povrchu. Je totiž známo, že tyto vlastnosti jsou určeny především velikostí diamantového zrna a jeho koncentrací v pracovní vrstvě.An advantage of the device for producing diamond tools with galvanic bonding and controlled diamond content in the working layer according to the invention is that it enables economical production of diamond tools with a precisely quantified and controlled concentration of diamond grains in the working layer. This is advantageous from the point of view of the possibility to influence the abrasive properties of the produced tools, i.e. grinding ability and surface quality. It is known that these properties are determined primarily by the size of the diamond grain and its concentration in the working layer.

Zařízení na výrobu diamantových nástrojů s galvanickou vazbou podle vynálezu je lépe patrné z následujícího popisu a připojeného výkresu, na němž je schematicky zobrazeno příkladné provedení v řezu.The apparatus for producing a diamond-bonded galvanic-bonding tool according to the invention is more clearly apparent from the following description and the accompanying drawing, in which an exemplary cross-sectional embodiment is schematically shown.

líosná katoda 1, tj. nosná část vyráběného nástroje, v podobě kruhové elektricky vodivé desky je zavěšena v horizontální poloze na'elektricky nevodivém dutém hřídeli 5, do galvanické lázně 18, pomocí elektricky nevodivé stínící desky 3 a šroubů 4. Hřídel 5 je prostřednictvím regulovatelného převodu 8 spojen s motorkem 9. Nosná katoda 1 je elektricky připojena prostřednictvím vodiče 20, uloženého v dutině hřídele 5, sběracího kroužku 6, smykového kontaktu 7 a neoznačeného vodiče k zápornému pólu galvanického zdroje 21. Ke kladnému pólu téhož galvanického zdroje 21 je prostřednictvím neoznačeného vodiče připojena anoda 2 zavěšená v galvanické lázni 18 nad částí plochy katody 1. Nad katodou 1 je na vodicí dráze 11 vodorovně vratně uložen dávkovač 10 a je prostřednictvím matice 23 a tažného šroubu 12 spojen s motorem 16.Na tělese dávkovače 10 je v jeho dolní části zavěšen rozrušovací hřebínek 24.The non-conductive cathode 1, i.e. the support part of the tool to be manufactured, in the form of a circular electrically conductive plate, is suspended in a horizontal position on the electrically nonconductive hollow shaft 5, into the galvanic bath 18 by electrically nonconductive shielding plate 3 and screws 4. The shaft 5 is adjustable The support cathode 1 is electrically connected by means of a conductor 20 housed in the shaft cavity 5, a slip ring 6, a shear contact 7 and an unlabeled conductor to the negative pole of the galvanic source 21. To the positive pole of the same galvanic source 21 is unlabeled An anode 2 suspended in a galvanic bath 18 above a portion of the cathode surface 1 is connected to the conductor. A dispenser 10 is horizontally reciprocally mounted on the guide track 11 and connected to the motor 16 via a nut 23 and a pulling screw 12. parts suspended by an exciting comb k 24.

- 3 251 702- 3 251 702

Dávkovač 10 je tvořen dutým válcovým svisle umístěným tělesem, které je opatřeno z boku plnicím otvorem 17 a v dolním čele výstupním otvorem s uzavíracím kuželovým ventilem 22. Ventil 22 je táhlem 13 spojen s ovládacím solenoidem 15 a v uzavřené poloze udržován pružinou 14.The dispenser 10 consists of a hollow cylindrical vertically disposed body, which is provided with a filling opening 17 at the side and an outlet opening with a shut-off valve 22 at the bottom face. The valve 22 is connected to the control solenoid 15 by a rod 13 and held in the closed position by a spring 14.

Příkladné zařízení pro výrobu diamantového nástroje s galvanickou vazbou o rozměrech pracovní plochy 350/160 mm pracuje takto:An exemplary device for producing a diamond tool with a galvanic coupling with a working area of 350/160 mm operates as follows:

Kruhová nosná katoda 1, zhotovená z laminátu na jedné straně pokoveného mědí, byla upnuta s nepokovené strany pomocí stínící desky 3 a šroubů 4 ke hřídeli 5 a zavěšena v horizontální poloze do galvanické lázně 18 vyhřáté ohřívacím tělesem 19 na teplotu 60 °C. Prostřednictvím sběracího kroužku 6 a smykového kontaktu 7 byl na katodu 1 přiveden elektrický proud o intenzitě 20 A ze záporného pólu galvanického zdroje 21. Kladný pól téhož zdroje 21 byl spojen s niklovou anodou 2, která byla zavěšena v lázni 18 nad katodou 1 a jejíž plocha byla zvolena tak, že aktuální proudová hustota činila asi 0,05 A/cm . Po zapnutí zdroje 21 a spuštění motoru 9, uvádějícího prostřednictvím regulovatelného převodu 8 katodu 1 v otáčivý pohyb kolem svislé osy, bylo elektrolyzováno po dobu asi 30 minut, čímž se na rotující katodě 1 vytvořila primární vrstvička niklu o tlouštce asi 20 ^um. Poté byl zdroj 21 dočasně vypnut a do dutiny dávkovače bylo plnicím otvorem 17 vpraveno v suspenzi 1,2 g diamantového prášku o zrnitosti 10/7 /um. Toto množství bylo stanoveno tak, aby diamantová zrna při rovnoměrném rozprostření na povrchu katody vytvořila jednoduchou monovrstvu. Rychlost otáčení katody 1 byla nastavena na hodnotu 2 l/min a rychlost pohybu dávkovače 10 po vodicí dráze 11 byla nastavena tak, že za dobu 12 minut vykonal celý pohyb od vnějšího gbvodu katody 1 k obvodu vnitřnímu a zpět.The annular support cathode 1, made of laminate on one side of the metallized copper, was clamped to the uncoated sides by means of a shielding plate 3 and screws 4 to the shaft 5 and hung horizontally in a galvanic bath 18 heated by a heater 19 to 60 ° C. Through the slip ring 6 and the shear contact 7, a 20 A electric current was applied to the cathode 1 from the negative pole of the galvanic source 21. The positive pole of the same source 21 was connected to a nickel anode 2 suspended in a bath 18 above cathode 1. was selected such that the current current density was about 0.05 A / cm. After switching on the source 21 and starting the motor 9, which via the adjustable gear 8 cathode 1 rotates about a vertical axis, it was electrolyzed for about 30 minutes, thereby forming a primary nickel layer of about 20 µm thickness on the rotating cathode 1. Thereafter, the source 21 was temporarily switched off and 1.2 g of a 10/7 µm granular diamond powder was introduced into the cavity of the dispenser through the feed opening 17. This amount was determined so that the diamond grains, when uniformly distributed on the cathode surface, form a single monolayer. The rotation speed of the cathode 1 was set to 2 l / min and the displacement speed of the dispenser 10 on the guide track 11 was set so that for 12 minutes it performed all the movement from the outer cathode of the cathode 1 to the inner and back circuit.

Frekvence a amplituda vibrací ovládacího solenoidu 15 _;a tím i s ním spojeného kuželového ventilu 22_zbyla nastavena tak, aby se za stejnou dobu 12 minut dávkovač 10 zcela vyprázdnil. Tím bylo převedeno určených 1,2 g diamantového prášku rovnoměrně na celou plochu mezikruží otáčející se katody 1, tj. na celou pracovní plochu budoucího nástroje. Poté byl zdroj 21 opět zapnut a bylo znovu elektrolyzováno po dobu asi 20 minut. Přitom po uplynutí prvních 5 minut byl na zbývající dobu uveden v činnost rozrušovací hřebínek 24. Tím bylo dosaženo dokonalého přichycení diamantových zrn vylučujícím'se niklemFrequency and amplitude of vibration of control solenoid 15 _; and thus with its associated valve cone ₂₂ has been set to the same period of 12 minutes the dispenser 10 is completely emptied. Thereby, the determined 1.2 g of diamond powder was transferred uniformly over the entire surface of the annulus of the rotating cathode 1, i.e. the entire working surface of the future tool. Then the source 21 was switched on again and was electrolyzed for about 20 minutes. At the same time, after the first 5 minutes, the ridge comb 24 was actuated for the remainder of the time. This resulted in a perfect attachment of the diamond grains with the nickel excretion

- 4 251 702- 4,251,702

K jeho primárně vyloučené vrstvičce na katodě 1. Takto zhotovený nástroj je, za předpokladu jeho uložení na dostatečně tuhé unášecí desce, vhodný pro jemné broušení rovinných ploch.To its primarily excluded layer on the cathode 1. The tool thus produced, provided it is supported on a sufficiently rigid carrier plate, is suitable for fine grinding of planar surfaces.

Claims

Apparatus for producing diamond tools with a galvanic bond and controlled diamond content in a working layer, characterized in that above a support cathode (1) suspended in a horizontal position in a galvanic bath (18) and rotatable about a vertical axis of the shaft (5), a diamond powder dispenser (10) is disposed horizontally, wherein an anode (2) is suspended in the bath over a portion of the cathode surface (1).

2. Equipment according to point 1 _? characterized in that the dispenser (10) is formed by a hollow body, which in the lowest part is provided with an outlet opening with a shut-off valve (22) controlled by a solenoid (15).

Device according to Claims 1 and 2 ₍ characterized in that the dispenser (10) is provided with an exciting comb (24).