КОМБИНИРОВАННЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ Российский патент 2000 года по МПК B24D5/14 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, и может быть использовано на всех предприятиях машиностроения для эффективной чистовой и отделочной обработки заготовок абразивными кругами.

Известен комбинированный шлифовальный круг, включающий элементы с крупнозернистыми абразивными слоями, закрепленными неподвижно на корпусе круга, и элементы с мелкозернистыми абразивными слоями, выполненные в виде эластичных вставок, на одной стороне которых закреплен абразив, а другой стороной вставки установлены на термобиметаллических пластинах, имеющих U-образную форму (SU авторское свидетельство 1609628, кл. B 24 D 5/06, 17/00, 1990). Применение таких кругов позволяет с высокой производительностью (в одну операцию) обработать высококачественные поверхности ответственных деталей машин и приборов.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве обеспечивается низкая стойкость мелкозернистых элементов комбинированного шлифовального круга вследствие участия в резании не всей абразивной поверхности этих элементов, а лишь ограниченных ее участков.

Известен также комбинированный шлифовальный круг, включающий элементы с крупнозернистыми абразивными слоями, закрепленными неподвижно на корпусе круга, и эластичные вставки, несущие мелкозернистые абразивные слои, установленные на пакетах термобиметаллических пластин, закрепленных обоими концами в корпусе круга и упруго деформирующихся при их нагревании (SU, авторское свидетельство 1696290, кл.B 24 D 5/06, 17/00, 1991). Такая конструкция позволяет выполнять предварительную и окончательную обработку заготовок в одну операцию, а также на этапе окончательного шлифования регулировать жесткость подвижных элементов круга.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве обеспечивается низкая стойкость мелкозернистых элементов комбинированного шлифовального круга, так как при обработке мелкозернистыми элементами в резании (шлифовании) участвуют ограниченные участки их абразивных поверхностей.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является комбинированный шлифовальный круг, выполненный в виде элементов с крупнозернистыми абразивными слоями, неподвижно закрепленных на корпусе круга, и элементов с мелкозернистыми абразивными слоями, опирающихся на единую для всех элементов термобиметаллическую ленту, установленную на корпусе круга и упруго деформирующуюся при пропускании через нее электрического тока (SU, авторское свидетельство 1738625, кл. B 24 D 5/06, 17/00, 1992), принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве обеспечивается низкая стойкость мелкозернистых подвижных элементов. Причиной недостаточной стойкости мелкозернистых элементов прототипа, как и у аналогов, является участие в резании лишь ограниченных участков их абразивных поверхностей.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения стойкости комбинированного шлифовального круга эластичные вставки при выдвижении принимают форму, обеспечивающую участие в резании всей абразивной поверхности мелкозернистых элементов.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении стойкости комбинированного шлифовального круга.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в комбинированном шлифовальном круге, содержащем установленную на его корпусе единую металлическую ленту, соединенную с источником электрического тока, жестко закрепленные на ленте элементы с крупнозернистыми абразивными слоями и расположенные между ними с возможностью радиального перемещения за счет деформации ленты мелкозернистые абразивные элементы, лента выполнена из сплава, обладающего термомеханической памятью.

Изготовленная, например, из сплава никель - титан лента способна при нагревании, вызванном пропусканием через нее электрического тока, многократно восстанавливать форму, полученную предварительным деформированием при определенном температурном режиме, перемещая тем самым мелкозернистые абразивные элементы в радиальном направлении и принимая форму, обеспечивающую участие в резании всей абразивной поверхности мелкозернистых элементов.

Между отличительными признаками заявляемого изобретения и вышеизложенным техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь: мелкозернистые абразивные элементы, установленные на ленте, изготовленной из материала с термомеханической памятью, в рабочем положении приобретают форму, обеспечивающую участие в резании всей абразивной поверхности мелкозернистых абразивных элементов - форму дуги окружности, что приводит к меньшему износу абразивных зерен, повышению стойкости мелкозернистых абразивных элементов, а значит и комбинированного круга в целом, а также к улучшению шероховатости шлифованной поверхности детали (заготовки) благодаря существенному увеличению площади рабочей поверхности круга.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства и его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлено: на фиг. 1 - общий вид комбинированного шлифовального круга, совмещенный с местным разрезом; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - увеличенный вид комбинированного шлифовального круга с выдвинутыми мелкозернистыми элементами;на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2 с выдвинутыми мелкозернистыми элементами.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Комбинированный шлифовальный круг содержит сплошной корпус 1 (фиг. 1), ленту 2, установленную на периферии корпуса и закрепленную равномерно расположенными в нескольких местах винтами 3 (фиг. 2). Ленту 2 изготавливают из материала с термомеханической памятью, например, из сплава никель - титан марки ТН-1 (Крахин О.И., Кузнецов А.П., Косов М.Г. Материалы с термомеханической памятью в станкостроении. М.: ВНИИТЭМР, 1988 - 54 с.). Ленту предварительно деформируют при температуре, превышающей температуру мартенситного превращения сплава Т_д = 105^oC для придания ей формы, показанной на фиг. 3, затем охлаждают до 40^oC и подвергают промежуточной деформации, в результате чего она приобретает форму, показанную на фиг. 1, и устанавливают на корпус круга. На ленте 2 (фиг. 2) в местах ее жесткого крепления на корпусе 1 (фиг. 1) закреплены элементы 4 (фиг. 2) с крупнозернистыми абразивными слоями. На ленте 2 (фиг. 3) в местах ее деформации размещены мелкозернистые элементы, выполненные в виде вставок, состоящие из абразивных слоев 5 и промежуточных эластичных прокладок 6. Для размещения участков ленты с мелкозернистыми элементами в период работы крупнозернистых элементов на корпусе круга выполнены углубления 7. Две планшайбы 8 (фиг. 4) прикреплены с помощью винтов 9 (фиг. 1) к корпусу круга 1. Круг содержит два токосъемных кольца 10 (фиг. 4). В корпусе 1 выполнены радиальные каналы 11 (фиг. 3) для подвода жидкости, охлаждающей ленту 2 с термомеханической памятью. Возвращение ленты в исходное положение обеспечивают силовые пружины 12.

Комбинированный шлифовальный круг работает следующим образом.

При съеме основного припуска (на предварительную обработку) шлифование осуществляется крупнозернистыми абразивными элементами 4, закрепленными неподвижно на корпусе 1 круга (фиг. 1), на режимах, соответствующих предварительному шлифованию жестким инструментом. Врезная подача круга осуществляется механизмами шлифовального станка. При этом рабочая поверхность мелкозернистых элементов "утоплена", т.е. размещена в углублениях 7 круга 1, находится на некотором расстоянии от рабочей поверхности крупнозернистых элементов и не касается обрабатываемой поверхности заготовки.

После снятия основной части припуска вручную или по сигналу контролирующего устройства на ленту 2 подается электрический ток, в результате чего она нагревается до 70-105^oC и восстанавливает форму, полученную при предварительном деформировании (фиг. 3). При этом эластичные вставки с мелкозернистыми абразивными слоями перемещаются в радиальном направлении, выступая за пределы крупнозернистых элементов (R₂ > R₁), с их помощью удаляется остальная часть припуска на режимах, соответствующих окончательному шлифованию нежестким (эластичным) инструментом. Величина радиального перемещения эластичных вставок с мелкозернистыми абразивными слоями определяется величиной предварительной деформации ленты 2. После окончания цикла шлифования лента 2 отключается от электрической цепи и принимает форму, изображенную на фиг. 1. Возвращение ленты в исходное положение обеспечивают силовые пружины 12.

Для ускорения охлаждения ленты 2 по радиальным каналам 11, выполненным в корпусе круга, подают СОЖ. Радиальная (врезная) подача шлифовального круга при обработке как крупно-, так и мелкозернистыми элементами осуществляется от привода поперечных подач шлифовального станка.

Обработка предлагаемыми кругами позволяет на одной операции выполнить чистовое и отделочное шлифование (за один установ заготовки) и получить в результате высококачественные поверхности деталей, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым как к точности их размеров и геометрической формы, так и к уровню микрогеометрических и физико-механических параметров: требуемая точность размеров и формы достигается при предварительном (чистовом) шлифовании жестко закрепленными крупнозернистыми абразивными элементами, а высокие требования к микрогеометрии и физико-механическим параметрам поверхностных слоев обеспечиваются за счет снижения и стабилизации силового и теплового режимов шлифования мелкозернистыми элементами, представляющими собой эластичные вставки, установленными на упругой ленте.

При этом стойкость мелкозернистых элементов, установленных на ленте, изготовленной из материала с термомеханической памятью, а значит и комбинированного круга в целом, достаточно велика. Объясняется это тем, что в рабочем состоянии эта лента принимает форму, обеспечивающую участие в резании всей абразивной поверхности мелкозернистых элементов.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении при обработке металлов резанием;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение может быть использовано для чистовой и отделочной обработки заготовок. Круг содержит корпус с закрепленной на нем металлической лентой. Лента выполнена из сплава, обладающего термомеханической памятью, и соединена с источником электрического тока. На ленте жестко закреплены элементы с крупнозернистыми абразивными слоями. Между ними с возможностью радиального перемещения за счет деформации расположены мелкозернистые абразивные элементы. Изобретение позволяет повысить стойкость шлифовального круга. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Комбинированный шлифовальный круг, содержащий установленную на его корпусе единую металлическую ленту, соединенную с источником электрического тока, на ленте жестко закреплены элементы с крупнозернистыми абразивными слоями, а между ними с возможностью радиального перемещения за счет деформации ленты расположены мелкозернистые абразивные элементы, отличающийся тем, что металлическая лента выполнена из сплава, обладающего термомеханической памятью. 2. Круг по п.1, отличающийся тем, что металлическая лента выполнена из сплава никель - титан.