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

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

Известен шлифовальный круг, выполненный в виде корпуса с пазами в форме ласточкина хвоста (а.с. СССР 779058, B 24 D 5/06, опубл. в БИ N 42, 1980), в которых установлены на упругие прокладки абразивные сегменты. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного круга, относится то, что прерывистость поверхности круга ухудшает 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. Кроме того, в процессе работы такого круга возможно увеличение амплитуды его вынужденных колебаний, что отрицательно сказывается на качестве шлифованных поверхностей. При работе такого круга отмечается повышенный шум по сравнению со шлифованием кругом со сплошной рабочей поверхностью.

Известен абразивный инструмент, выполненный в виде установленных в корпусе концентрично его оси и расположенных с возможностью поворота абразивных элементов (а. с. СССР 802006, В 24 D 5/00, опубл. в БИ N 5, 1981). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного круга, также как и предыдущего аналога, относится то, что прерывистость поверхности круга ухудшает условия для проникновения СОЖ в зону шлифования и реализации ее смазочного действия, что в ряде случаев не позволяет обеспечить требуемую работоспособность и стойкость шлифовальных кругов. Кроме того, в процессе работы такого круга возможно увеличение амплитуды его вынужденных колебаний, что отрицательно сказывается на качестве шлифованных поверхностей. При работе такого круга отмечается повышенный шум по сравнению со шлифованием кругом со сплошной рабочей поверхностью.

Наиболее близким шлифовальным кругом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является сборный шлифовальный круг, состоящий из абразивных элементов, установленных посредством упругих элементов в пазах корпуса (а.с. СССР 772836, B 24 D 7/06, опубл. в БИ 39, 1980), принятый за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного сборного шлифовального круга, принятого за прототип, относится негативное влияние прерывистости рабочей поверхности круга на проникновение СОЖ в зону шлифования и эффективность ее смазочного действия, увеличение амплитуды вынужденных колебаний и повышенный шум при шлифовании таким кругом. Перечисленные недостатки не позволяют в ряде случаев обеспечить требуемую стойкость круга, отрицательно сказываются на качестве шлифованных поверхностей деталей.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Резкое повышение в последнее время стоимости шлифовальных кругов сделало особенно актуальной проблему повышения их стойкости. Одним из путей повышения стойкости и работоспособности шлифовальных кругов, в том числе и сборных, является снижение теплонапряженности процесса шлифования, что может быть обеспечено за счет совершенствования конструкции сборных шлифовальных кругов.

Технический результат - повышение стойкости сборных шлифовальных кругов и повышение эффективности действия СОТС.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном сборном шлифовальном круге, состоящем из абразивных сегментов, установленных посредством упругих элементов и толкателей в пазах металлического корпуса и закрепленных в осевом направлении с помощью фланца и болтов, особенность заключается в том, что в промежутках между абразивными сегментами без зазора установлены теплоотводящие элементы, длина дуги K на радиусе R_кр рабочей поверхности круга равна длине дуги впадин на рабочей поверхности круга, длина дуги теплоотводящего элемента на радиусе R наружной поверхности металлического корпуса L_Т= K+(5-6) мм, длина дуги абразивных сегментов на радиусе R наружной поверхности металлического корпуса

где n - число абразивных сегментов в круге.

Теплоотводящие элементы выполнены из материала, обладающего высокой теплопроводностью, например из пиролитического графита. В нижней их части выполнены отверстия для размещения болтов крепления фланца к корпусу круга.

Введение в сборный шлифовальный круг в промежутки между абразивными сегментами без зазора теплоотводящих элементов позволяет значительно снизить теплонапряженность процесса шлифования за счет отвода тепла через элементы, а следовательно, уменьшить интенсивность износа абразивных зерен и повысить стойкость круга. Заполнение промежутков между абразивными сегментами теплоотводящими элементами улучшает также условия для подвода СОЖ, способствует снижению разбрызгивания СОЖ, амплитуды вынужденных колебаний и шума при шлифовании таким кругом (со сплошной рабочей поверхностью). Применение абразивных сегментов, у которых длина дуги на радиусе R наружной поверхности металлического корпуса

меньше длины дуги на радиусе R_кр рабочей поверхности круга, способствует удержанию теплоотводящих элементов в круге при его вращении с рабочей угловой скоростью. Гарантированное удержание теплоотводящих элементов в круге обеспечивают их установка в пазы корпуса, выполненные в форме ласточкина хвоста в промежутках между абразивными сегментами, и болты для крепления фланца к корпусу круга.

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 на изменении их вида. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид сборного шлифовального круга; на фиг. 2 - вид слева по фиг. 1; на фиг. 3 - разреза А-А по фиг. 1; на фиг. 4 -местный вид Б по фиг. 2.

Заявляемое изобретение содержит сборный шлифовальный круг, состоящий из металлического корпуса 1 (фиг. 2), в котором посредством упругих элементов 2 и толкателей 3 установлены абразивные сегменты 4, в промежутки между абразивными сегментами 4 без зазора установлены теплоотводящие элементы 5, у которых длина дуги на радиусе R_кр рабочей поверхности круга равна длине дуги К впадины на рабочей поверхности круга, длина дуги теплоотводящего элемента на радиусе R наружной поверхности металлического корпуса L_T=K+(5...6), длина дуги абразивных сегментов на радиусе R наружной поверхности металлического корпуса

где n - число абразивных сегментов в круге (фиг. 4).

Крепление абразивных сегментов 4 и теплоотводящих элементов 5 в осевом направлении выполнено с помощью фланца 6, болтов 7 и гаек 8 (фиг. 3). Между фланцем 6 и абразивными сегментами 4, а также между этими сегментами и фланцем корпуса установлены прокладки 9 (фиг. 1).

Перед установкой на шпиндель круг должен быть собран.

Сборка круга осуществляется в следующей последовательности. Корпус 1 ставят торцом В на верстак (фиг. 1), вставляют в пазы корпуса 1 толкатели 3, упругие элементы 2 и устанавливают абразивные сегменты 4. Вставляют в промежутки между абразивными сегментами 4 (фиг. 2) теплоотводящие элементы 5. Устанавливают фланец 6 (фиг. 3), в отверстия фланца вставляют болты 7 и заворачивают гайки 8. Затем фиксируют сборный круг на шпинделе 10 при помощи гайки 11 (фиг. 1).

Сборный шлифовальный круг работает следующим образом. При диспергировании материала обрабатываемой заготовки режущими зернами абразивных сегментов 4 и его пластическом деформировании давящими зернами в зоне контакта происходит интенсивное тепловыделение. Значительная доля тепла поглощается теплоотводящими элементами, расположенными в сборном шлифовальном круге. В результате уменьшается теплонапряженность процесса шлифования и интенсивность износа шлифовального круга, повышаются его стойкость и работоспособность.

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 предназначено для шлифования металлов и сплавов. В выполненные в форме ласточкина хвоста пазы корпуса установлены абразивные сегменты, между ними без зазора - теплоотводящие элементы. Длина дуги соответственно теплоотводящего элемента и абразивного сегмента на радиусе наружной поверхности металлического корпуса определяется из математических зависимостей. Изобретение позволяет повысить стойкость круга и эффективность действия охлаждающих средств. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сборный шлифовальный круг, состоящий из абразивных сегментов, установленных посредством упругих элементов и толкателей с промежутками в металлическом корпусе и закрепленных в осевом направлении посредством фланцев, болтов и гаек, отличающийся тем, что он снабжен теплоотводящими элементами, в корпусе выполнены пазы в форме ласточкина хвоста и в них, в промежутках между абразивными сегментами, установлены теплоотводящие элементы из условия отсутствия зазора между ними и абразивными сегментами, при этом длина дуги L_т теплоотводящего элемента на радиусе R наружной поверхности металлического корпуса равна
L_т=К+(5 - 6), мм,
где К - длина дуги, образованной промежутками впадины на рабочей поверхности круга,
длина дуги L абразивных сегментов на радиусе R наружной поверхности металлического корпуса равна
L = (2πR/n) - L_т.
2. Круг по п.1, отличающийся тем, что в нижней части каждого из теплоотводящих элементов выполнены отверстия, служащие для размещения болтов.