СБОРНЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ Российский патент 2001 года по МПК B24D5/10 B24B55/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к абразивным инструментам, предназначенным для шлифования металлов и сплавов.

Известен шлифовальный круг, содержащий корпус с абразивными сегментами, закрепленными в оправках, которые связаны с механизмом их радиального перемещения (см. авт.св. N 948649 СССР, B 24 D 17/00, опубл. в БИ N 29, 1982). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного круга, относится то, что прерывистость рабочей поверхности круга приводит к возникновению ударных нагрузок в зоне обработки, к увеличению упругих отжатий в технологической системе, и, вследствие этого, к ухудшению качества шлифованной поверхности и уменьшению стойкости круга. Прерывистость поверхности ухудшает также условия для проникновения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону шлифования и реализации ее смазочного действия, что в ряде случаев не позволяет достичь требуемой стойкости шлифовальных кругов. При работе такого круга отмечается повышенный шум по сравнению с шлифованием кругом со сплошной рабочей поверхностью.

Наиболее близким шлифовальным кругом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является сборный абразивный инструмент, содержащий корпус с абразивными сегментами, установленными на демпфирующем кольце, связанном с механизмом регулирования его жесткости (см. авт. св. N 887146 СССР, B 24 D 5/06, опубл. в БИ N 45, 1981), принятый за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного сборного шлифовального круга, принятого за прототип, относится то, что прерывистость рабочей поверхности круга приводит к возникновению ударных нагрузок в зоне обработки, к увеличению упругих отжатий в технологической системе, и, вследствие этого, к ухудшению качества шлифованной поверхности и уменьшению стойкости круга. Прерывистость поверхности ухудшает также условия для проникновения СОЖ в зону шлифования и реализации ею смазочного действия, что в ряде случаев не позволяет достичь требуемой стойкости шлифовальных кругов. При работе такого круга отмечается повышенный шум по сравнению со шлифованием кругом со сплошной рабочей поверхностью.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Современное машиностроительное производство предъявляет повышенные требования к качеству шлифованных поверхностей деталей и стойкости шлифовальных кругов. Одним из путей повышения качества шлифованных поверхностей деталей и стойкости кругов при прерывистом шлифовании является уменьшение амплитуды вынужденных колебаний в технологической системе путем снижения ударных нагрузок в зоне шлифования и усиление смазочного действия применяемых смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), путем обеспечения их гарантированного проникновения в зону контакта сборного круга и шлифуемой заготовки, что может быть обеспечено за счет совершенствования конструкции сборных шлифовальных кругов.

Технический результат - повышение качества шлифованных поверхностей, стойкости сборных шлифовальных кругов и эффективности действия СОТС.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что, как и в известном сборном шлифовальном круге, на металлическом корпусе посредством буртиков, фиксирующего фланца, упругих элементов и крепежных деталей установлены абразивные сегменты, особенность заключается в том, что абразивные сегменты в кольцевом сечении круга выполнены в форме равнобочной трапеции, половина абразивных сегментов установлена на фланец корпуса круга большим основанием, вторая половина абразивных сегментов меньшим основанием, соседние сегменты установлены на фланец корпуса круга разными основаниями трапеции, между абразивными сегментами установлены смазочные элементы, выполненные в сечении, перпендикулярном оси вращения круга, в виде равнобочной трапеции, большее основание которой расположено со стороны посадочной поверхности круга, на торцовых поверхностях смазочных элементов со стороны большего основания выполнены крепежные буртики.

Введение в сборный шлифовальный круг в промежутки между абразивными сегментами без зазора смазочных элементов позволяет значительно усилить эффективность смазочного действия СОТС за счет гарантированного его проникновения в зону контакта круга и заготовки, снизить теплонапряженность процесса шлифования, и, следовательно, уменьшить интенсивность износа абразивных зерен и повысить стойкость круга.

Конструкция абразивных сегментов, выполненных в форме равнобочной трапеции в кольцевом сечении круга, и способ их установки на корпус круга способствуют снижению ударных нагрузок и шума при шлифовании таким кругом.

Введение в промежутки между абразивными сегментами смазочных элементов улучшает условия для подвода СОЖ в зону шлифования и способствует снижению разбрызгивания СОЖ при шлифовании таким кругом.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого 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 заявляемом сборном шлифовальном круге и изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого сборного шлифовального круга. Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении их во взаимосвязи, либо изменении их вида. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует уровню "изобретательский уровень".

На чертежах представлено: на фиг. 1 изображен чертеж общего вида сборного шлифовального круга; на фиг. 2 изображен чертеж вида слева по фиг. 1; на фиг. 3 изображен чертеж разреза А-А по фиг. 2; на фиг. 4 изображен чертеж местного разрез Б-Б по фиг. 2.

Заявляемое изобретение содержит сборный шлифовальный круг, состоящий из металлического корпуса 1, в котором посредством буртиков, упругих элементов 2 и 3 и фиксирующих фланцев 4 и 5 установлены абразивные сегменты 6, в промежутки между абразивными сегментами 6 без зазора установлены смазочные элементы 7.

Абразивные сегменты и смазочные элементы зафиксированы в осевом направлении с помощью фланцев 4 и 5, болтов 8 с гайками 9 и шайбами 10 (фиг. 1). Между фланцами 4 и 5 и абразивными сегментами 6 установлены прокладки 11.

Смазочные элементы 7 выполнены в сечении, перпендикулярном оси вращения круга, в виде равнобочной трапеции, большее основание которой расположено со стороны посадочной поверхности круга, а абразивные сегменты 6 выполнены в виде равнобочной трапеции в кольцевом сечении круга и установлены из условия расположения одной половины абразивных сегментов большими основаниями трапеций к фиксирующему фланцу, а другой половины - меньшими основаниями. Соседние абразивные сегменты установлены разными основаниями трапеций к фиксирующему фланцу.

Перед установкой на шпиндель круг должен быть собран.

Сборка круга осуществляется в следующей последовательности: корпус 1 с фланцем 5, упругими элементами 2 и прокладками 11 укладывают торцом на верстак, вставляют в выточки фланца упругие элементы 3, затем устанавливают абразивные сегменты 6. Вставляют в промежутки между абразивными сегментами 6 смазочные элементы 7. Устанавливают упругие элементы 3, прокладку 11 и фланец 4. В отверстия фланца вставляют болты 8 и заворачивают гайки 9. Затем фиксируют круг на шпинделе 12 при помощи гайки 13.

Сборный шлифовальный круг работает следующим образом. Каждый следующий абразивный сегмент 6 входит в контакт с обрабатываемой заготовкой, в то время как предыдущий еще не вышел из контакта. В результате этого создается непрерывный контакт шлифовального круга с обрабатываемой заготовкой, что приводит к уменьшению ударных нагрузок, и, как следствие, к снижению упругих отжатий в технологической системе, что ведет к улучшению качества шлифованных поверхностей. При диспергировании материала обрабатываемой заготовки режущими зернами абразивных сегментов 6 и его пластическом деформировании давящими зернами в зоне контакта происходит интенсивное тепловыделение. Под воздействием тепла часть смазки, находящейся в промежутке между абразивными сегментами 6 на уровне периферийной поверхности круга, переходит из твердого агрегатного состояния в жидкое и наносится при вращении круга тонким слоем на обрабатываемую поверхность заготовки, а также пропитывает объемы сегментов 6, расположенные в непосредственной близости к элементам твердой смазки 7. В результате этого смазка равномерно распределяется по зоне контакта, обеспечивая эффективное смазочное действие и снижение трения абразивных зерен по материалу обрабатываемой заготовки. При этом уменьшаются теплонапряженность процесса шлифования и интенсивность износа шлифовального круга, повышаются его стойкость и работоспособность. Увеличивается эффективность использования СОТС.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого сборного шлифовального круга следующей совокупности условий:
- сборный шлифовальный круг, воплощающий заявляемое изобретение при его осуществлении, предназначен для использования в машиностроении, а именно на операциях шлифования заготовок с применением шлифовальных кругов и СОТС;
- для заявляемого сборного шлифовального круга в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- сборный шлифовальный круг, воплощающий заявляемое изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение может быть использовано в машиностроении на операциях шлифования металлов и сплавов. В металлическом корпусе посредством буртиков, упругих элементов и фиксирующего фланца расположены абразивные сегменты. В промежутках между абразивными сегментами без зазора установлены смазочные элементы. Для снижения ударных нагрузок и шума при шлифовании абразивные сегменты выполнены в форме равнобочной трапеции в кольцевом сечении круга. Половина абразивных сегментов установлена большим основанием к фланцу корпуса, вторая половина - меньшим основанием. Соседние сегменты к фланцу корпуса круга расположены разными основаниями трапеции. Смазочные элементы в сечении, перпендикулярном оси вращения круга, выполнены в виде равнобочной трапеции с большим основанием у посадочной поверхности круга. На торцах смазочных элементов со стороны большего основания предусмотрены крепежные буртики. Такая конструкция обеспечивает эффективное смазочное действие, повышает стойкость круга и качество шлифования. 4 ил.

Сборный шлифовальный круг, содержащий металлический корпус, в котором посредством буртиков, фиксирующего фланца, упругих элементов и крепежных деталей установлены абразивные сегменты, отличающийся тем, что он снабжен установленными между абразивными сегментами смазочными элементами, выполненными в сечении, перпендикулярном оси вращения круга, в виде равнобочной трапеции, большее основание которой расположено со стороны посадочной поверхности круга, и имеющими на торцевых поверхностях у большего основания крепежные буртики, при этом абразивные сегменты выполнены в виде равнобочной трапеции в кольцевом сечении круга и установлены из условия расположения одной половины абразивных сегментов большими основаниями трапеций к фиксирующему фланцу, а другой половины - меньшими основаниями, причем соседние абразивные сегменты установлены разными основаниями трапеций к фиксирующему фланцу.