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

Изобретение относится к инструментам для обработки металлов и может быть использовано на предприятиях металлообрабатывающей промышленности для эффективной чистовой и отделочной обработки заготовок деталей машин и приборов.

Известны шлифовальные круги с расположенными по окружности чередующимися секторами различной зернистости (SU, авторское свидетельство 595140, кл. B 24 D 5/14, 1978). В результате применения этих кругов улучшается качество обработанных деталей.

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства является отсутствие возможности управления последовательностью участия в резании элементов с различной зернистостью.

Известен шлифовальный круг, содержащий элементы с крупнозернистыми абразивными слоями, закрепленными неподвижно на корпусе круга, и элементы с мелкозернистыми абразивными слоями, закрепленными между элементами с крупнозернистыми абразивными слоями. При этом последние равномерно размещены на единой термобиметаллической ленте, натянутой на корпусе круга по периферии и соединенной своими концами с источником электрического тока (SU, авторское свидетельство 1738625, кл. B 24 D 5/06, 1992). Обработка заготовок таким кругом осуществляется в два этапа. На первом этапе работают крупнозернистые элементы, образующие прерывистую рабочую поверхность круга при "утопленных" мелкозернистых элементах. На втором этапе обработка осуществляется мелкозернистыми элементами, выдвигаемыми при нагреве термобиметаллической ленты и также образующими прерывистую рабочую поверхность круга.

Недостатком данной конструкции с точки зрения достижения указанного ниже технического результата при использовании данного комбинированного круга является прерывистость процесса шлифования на втором, как правило, окончательном, формирующем выходные качественные характеристики обработанных поверхностей этапе шлифования. Прерывистость процесса шлифования в этом случае приводит к возрастанию амплитуды колебаний технологической системы, в результате чего снижается точность обработанных деталей вследствие ухудшения шероховатости и увеличения волнистости обработанных поверхностей.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является комбинированный шлифовальный круг, содержащий жестко закрепленную на корпусе круга по винтовой линии металлическую ленту, несущую крупнозернистый абразивный слой и металлическую ленту, несущую мелкозернистый абразивный слой, уложенную в Т-образные пазы корпуса по винтовой линии и опирающуюся через гидропласт на термобиметаллическую ленту, соединенную с источником электрического тока (RU, патент 2113340, кл. B 24 D 5/06, 1998) и принятое за прототип.

Обработка таким кругом, как и в предыдущем случае, осуществляется в два этапа - последовательно крупно- и мелкозернистыми абразивными элементами, образующими непрерывные рабочие поверхности круга.

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, является наличие непрерывной абразивной поверхности крупнозернистых элементов. Шлифование непрерывной рабочей поверхностью круга на первом (предварительном) этапе цикла шлифования, выполняемом при больших глубинах резания, сопровождается повышенной теплонапряженностью процесса (Якимов А.В. Оптимизация процесса шлифования. М.: Машиностроение, 1975. - 176 с.), приводящей к образованию дефектных поверхностных слоев и участков, глубина которых достигает (40-60) мкм. Это обуславливает необходимость больших (более (40-60) мкм) припусков на окончательном этапе шлифования и соответствующее увеличение длительности этого этапа.

Сущность изобретения заключается в следующем. С целью повышения производительности шлифования комбинированными шлифовальными кругами уменьшают припуск, удаляемый на окончательном этапе шлифования, что становится возможным при осуществлении предварительного шлифования крупнозернистыми элементами круга с прерывистой рабочей поверхностью.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении производительности шлифования. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что как и в известном устройстве комбинированный шлифовальный круг содержит жестко закрепленную на корпусе по винтовой линии металлическую ленту, несущую крупнозернистый абразивный слой, и металлическую ленту, несущую мелкозернистый абразивный слой, уложенную в Т-образные пазы корпуса по винтовой линии и опирающуюся через гидропласт на термобиметаллическую ленту, соединенную с источником электрического тока. Особенность заключается в том, что крупнозернистый абразивный слой выполнен прерывистым, а мелкозернистый абразивный слой - непрерывным.

Между отличительными признаками заявляемого изобретения и вышеизложенным техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь: наличие прерывистой рабочей поверхности, образованной крупнозернистыми элементами круга, позволяет снизить теплонапряженность процесса (этапа) предварительного шлифования и, следовательно, уменьшить глубину дефектных поверхностных участков и слоев, которые должны быть удалены на втором этапе цикла шлифования, а тем самым уменьшить припуски на обработку мелкозернистыми элементами. Уменьшение припуска означает снижение машинного времени и соответствующее повышение производительности обработки.

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 существенным 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 или 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 изображен общий вид комбинированного шлифовального круга, совмещенный с местным разрезом; на фиг. 2 - вид слева комбинированного шлифовального круга, совмещенный с местным разрезом; на фиг. 3 - вид справа комбинированного шлифовального круга с выдвинутыми мелкозернистыми элементами, совмещенный с местным разрезом; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3 с выдвинутыми мелкозернистыми элементами; на фиг. 5 - механизм крепления винтообразной ленты.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключаются в следующем. Комбинированный шлифовальный круг содержит ступицу 1 (фиг. 1), на которой установлен корпус круга 2. Корпус 2 на ступице 1 закреплен винтами 3 (фиг. 2). На периферии корпуса круга 2 (фиг. 1) неподвижно закреплена винтами 4 по винтовой линии металлическая лента 5 с прерывистым крупнозернистым абразивным слоем 6 (величина интервалов между участками крупнозернистого слоя для каждого конкретного круга определяется в зависимости от материала обрабатываемых заготовок, режима шлифования и других параметров в соответствии с методикой, изложенной в работе А.В. Якимова, между витками которой в Т-образные пазы на подушку из гидропласта уложена по винтовой линии металлическая лента 8 с непрерывным мелкозернистым абразивным слоем 9 (фиг. 1). Между гидропластом и корпусом 2 размещена термобиметаллическая лента 10, прикрепленная к кругу равномерно в нескольких местах винтами 11 (фиг. 3). К торцовой поверхности корпуса круга прикреплены с помощью винтов 12 диск 13 и изоляционная прокладка 14 (фиг. 1). На торцовой поверхности круга расположены также два токосъемных кольца 15, через которые подводится электрический ток к термобиметаллической ленте 10. Концы металлической ленты 8 прикреплены (приварены) к ползункам 16, с которыми контактирует подпружиненный рычаг 17 (фиг. 5).

Комбинированный шлифовальный круг работает следующим образом.

При съеме основной части припуска (на предварительную обработку) шлифование осуществляется неподвижно закрепленным на металлической ленте 5 прерывистым крупнозернистым абразивным слоем 6 на режиме, соответствующем предварительному шлифованию жестким абразивным инструментом. Вследствие прерывистости абразивной поверхности, способствующей снижению теплонапряженности процесса шлифования, в поверхностном слое материала шлифуемой заготовки формируются сжимающие или небольшие растягивающие напряжения. Это позволяет оставить на окончательную обработку небольшой - (10-20) мкм - припуск, величина которого обусловлена лишь требованиями к точности геометрических параметров, прежде всего шероховатости, шлифованных деталей. На этом этапе шлифования рабочая поверхность мелкозернистого абразивного слоя 9, расположенного на ленте 8 (фиг. 1), утоплена и не касается обрабатываемой заготовки. После снятия основной части припуска вручную или по сигналу контролирующего устройства на термобиметаллическую ленту 10 подается электрический ток, в результате чего она нагревается и равномерно прогибается (при закреплении в нескольких местах). В результате прогиба ленты 10 гидропластмасса 7 равномерно давит на внутреннюю поверхность винтообразной ленты 8, перемещая эту ленту с мелкозернистым слоем 9 в радиальном направлении. С помощью мелкозернистого абразивного слоя 9 удаляется оставшаяся часть припуска ((10-20) мкм, а в некоторых случаях и меньше) на режиме, соответствующем отделочному шлифованию нежестким эластичным инструментом. Для предотвращения неконтролируемого перемещения ленты 8 в радиальном направлении, она под действием гидростатического давления гидропласта прижимается к буртикам ленты 5 и диска 13 (фиг. 4).

После окончания цикла шлифования упругая термобиметаллическая лента 10 (фиг. 1, 4) отключается от источника электрического тока и принимает первоначальную форму. Лента 8 с мелкозернистым абразивным слоем 9 возвращается в исходное положение с помощью подпружиненных ползунков 16 (фиг. 5).

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 предназначено для абразивной обработки заготовок. Круг содержит расположенные на корпусе по винтовой линии две металлические ленты. Одна из них жестко закреплена и несет крупнозернистый абразивный слой. Вторая несет мелкозернистый абразивный слой и опирается через гидропласт на термобиметаллическую ленту. Последняя соединена с источником электрического тока. Крупнозернистый слой закреплен на ленте прерывисто, а мелкозернистый - непрерывно. Техническим результатом изобретения является повышение производительности шлифования. 5 ил.

Комбинированный шлифовальный круг, содержащий жестко закрепленную на корпусе по винтовой линии металлическую ленту, несущую крупнозернистый абразивный слой, и металлическую ленту, несущую мелкозернистый абразивный слой, уложенную в Т-образные пазы корпуса по винтовой линии и опирающуюся через гидропласт на термобиметаллическую ленту, соединенную с источником электрического тока, отличающийся тем, что крупнозернистый абразивный слой выполнен прерывистым, а мелкозернистый - непрерывным.