ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ Российский патент 2000 года по МПК B24D5/10 B24B55/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов резанием с применением шлифовальных кругов и смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), и может быть использовано на операциях шлифования заготовок из различных материалов.

Резкое повышение в последнее время стоимости шлифовальных кругов сделало особенно актуальной необходимость повышения их стойкости (уменьшения расхода). Одним из путей повышения стойкости шлифовальных кругов является совершенствование их конструкции с целью повышения эффективности действия применяемых смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС).

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении стойкости шлифовальных кругов.

Известен шлифовальный круг, пропитанный смазочно-охлаждающим технологическим средством, например серой (см. Островский В.И. Импрегнирование абразивного инструмента. М.: НИИМАШ, 1983, 72 с.). Основным недостатком данного аналога является то, что при применении импрегнированных кругов количество смазки, попадающей в зону обработки, часто недостаточно для осуществления эффективного смазочного действия.

Известен шлифовальный круг, снабженный радиальными цилиндрическими каналами для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), которые могут быть расположены в два ряда (Худобин Л.В. Новые специальные шлифовальные круги. - Ученые записки /Ульян. Гос. пед. ин-т им. И.Н.Ульянова. Сер.: Техника. -Саратов, 1967, т. 21, вып. 8, с. 178-185).

Недостатком данного аналога является в ряде случаев недостаточно эффективное смазочное действие СОЖ и, как следствие этого, недостаточно высокая стойкость шлифовального круга, разбрызгивание жидкости, выходящей из каналов в круге на периферию, а также сложность конструктивной реализации устройств для подвода СОЖ во внутреннюю полость круга через центральное осевое отверстие быстровращающегося шпинделя шлифовального круга.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа шлифовальный круг, снабженный радиальными цилиндрическими каналами для подачи СОЖ (см. Kare F. Neue Spezialschleifscheiben mit Kuhlkanalen. - Des Maschinenmarkt, 1961, N 27, s. 7), которые могут быть расположены в шахматном порядке.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие основные существенные признаки: в шлифовальном круге выполнены радиальные каналы, выходящие на периферийную рабочую поверхность.

Недостатком прототипа как и предыдущего аналога, являются: недостаточно эффективное для ряда операций шлифования смазочное действие СОЖ; интенсивное разбрызгивание СОЖ, выходящей (выбрасываемой) из каналов круга на его периферию; сложность конструктивной реализации устройств для подвода СОЖ во внутреннюю полость круга через осевое отверстие быстровращающегося шпинделя шлифовального круга.

Технический результат - повышение стойкости шлифовального круга.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение - шлифовальный круг - содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной связанной с техническим результатом изобретения задачи: каналы выполнены в виде конических отверстий с расположением основания малого диаметра конического отверстия со стороны периферии круга, каналы расположены на периферии круга в виде чередующихся рядов, величина шага между которыми

где K - эмпирический поправочный коэффициент, учитывающий режимы обработки, соотношения диаметров круга и заготовки, K = 2-3; D_k - максимальный диаметр круга, мм; d_k - диаметр канала на периферии, мм; H_k - высота круга, мм; l₃ - расстояние от торца круга до оси ближайшего канала, мм; m₂ - количество каналов в ряду; каналы в ряду расположены по высоте круга в одной плоскости под углом α = 30-50^o к оси вращения круга, шаг между каналами в ряду

длина конической части канала l₂ = (D_k - D_u)/2, где D_u - диаметр круга, определяемый максимально допустимым его износом, мм; каналы заполнены твердой смазкой в процессе изготовления круга, причем оси каналов в каждом последующем ряду смещены относительно осей отверстий в предыдущем ряду на 0,5 d_k.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки и их причинно-следственная связь с техническим результатом изобретения: каналы выполнены в виде конических отверстий с расположением основания малого диаметра конического отверстия со стороны периферии круга. Коническая форма канала препятствует выпадению твердой смазки при вращении шлифовального круга. Каналы расположены на периферии круга в виде чередующихся рядов, величина шага между которыми каналы расположены в ряду под углом α = 30 - 50^o к оси вращения круга, шаг между каналами в ряду длина канала l₂ = (D_k - -D_u)/2, каналы заполнены твердой смазкой. Наличие твердой смазки в каналах круга позволяет существенно усилить смазочное действие СОТС при шлифовании, сократить его расход и повысить его стойкость.

Наличие твердой смазки в каналах, глубина которых не превышает (D_k-D_u)/2, позволяет полностью ее использовать при износе круга до диаметра, определяемого максимально допустимым его износом. Расположение каналов в виде чередующихся рядов с определенным шагом и наклон каждого ряда к оси вращения круга, смещение осей каналов в каждом последующем ряду относительно осей каналов в предыдущем ряду позволяет обеспечить равномерное смазочное действие по всей зоне контакта шлифовального круга с заготовкой и равнопрочность круга во всех сечениях. Присущие прототипу недостатки, связанные с разбрызгиванием СОЖ и сложностью ее подвода, исключены.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта-совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в машиностроении, а именно на операциях шлифования с применением СОТС.

Получение технического результата, заключающегося в обеспечении эффективного смазочного действия в зоне контакта шлифовального круга и заготовки, обуславливающего повышение стойкости шлифовального круга, позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами: на фиг. 1 - общий вид шлифовального круга; на фиг. 2 - разрез A-A.

Заявляемое изобретение - шлифовальный круг - содержит шлифовальный круг с радиально расположенными каналами, выполненными в виде конических отверстий, расположенных на периферии круга чередующимися рядами, величина шага между которыми 1, каналы в ряду расположены по высоте круга в одной плоскости под углом α к оси вращения круга, шаг между каналами в ряду l₁, длина канала l₂, каналы заполнены твердой смазкой в процессе изготовления шлифовального круга, оси каналов в каждом последующем ряду смещены относительно осей каналов в предыдущем ряду на 0,5 d_k, расстояние от торца круга до оси ближайшего канала l₃.

Шлифовальный круг работает следующим образом. При диспергировании материала обрабатываемой заготовки режущими зернами шлифовального круга и его пластическом деформировании давящими зернами в зоне контакта происходит интенсивное тепловыделение, под воздействием которого часть смазки, находящейся в канале на уровне периферийной поверхности круга, расплавляется и наносится тонким слоем на обрабатываемую поверхность, а также пропитывает околоканальную периферийную поверхность шлифовального круга. В результате этого смазка равномерно распределяется по зоне контакта, обеспечивая эффективное смазочное действие и снижение трения абразивных зерен по материалу обрабатываемой заготовки, в результате чего уменьшается интенсивность шлифовального круга и повышается его стойкость.

Заявляемое изобретение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Изобретение можно использовать в машиностроении на операциях шлифования заготовок из различных материалов. Шлифовальный круг выполнен с выходящими на его периферию каналами в виде конических отверстий, заполненными твердой смазкой. Каналы на периферии круга расположены чередующимися рядами, а в каждом ряду - в одной плоскости под углом 30 - 50^o к оси вращения круга и со смещением относительно каналов предыдущего ряда. Шаги расположения рядов и каналов в каждом ряду определяют по расчетным формулам. При контакте круга с заготовкой обеспечивается равномерное смазочное действие и повышается стойкость круга. 2 ил.

Шлифовальный круг, выполненный с равномерно расположенными радиальными каналами, выходящими на периферию, отличающийся тем, что каналы заполнены твердой смазкой и выполнены коническими с вершиной конуса, направленной к периферии, и длиной l₂ = (D_к - D_и) /2, где D_к - максимальный диаметр круга, мм; D_и - диаметр круга, определяемый максимально допустимым его износом, мм, при этом на периферии круга каналы размещены по линии, расположенной под углом α = 30 - 50^o к оси круга, с шагом каждого ряда, определяемым из условия

где K - коэффициент запаса, равный 2 - 3;
d_к - диаметр канала на периферии, мм;
m₂ - количество каналов в ряду;
l₃ - расстояние от торца круга до оси ближайшего канала, мм,
с шагом расположения каналов в каждом ряду

где Н_к - высота шлифовального круга, мм,
и смещением осей каналов каждого последующего ряда относительно осей каналов предыдущего ряда на 0,5d_к.