АЛМАЗНЫЙ ОТРЕЗНОЙ КРУГ Российский патент 2014 года по МПК B24D5/12 

Изобретение относится к области инструментальной промышленности, в частности к алмазным отрезным кругам для резки твердых и хрупких материалов (например рубин, сапфир, керамика).

Из уровня техники известен алмазный отрезной сегментный круг, содержащий дисковый корпус с расположенными по его периферии радиальными рабочими алмазосодержащими сегментами (ГОСТ 16115-88, «Круги алмазные отрезные форм 1A1RSS/C1 и 1A1RSS/C2. Технические условия»).

Недостатком известного технического решения является неравномерный износ точек торцевых режущих кромок алмазного круга, обусловленный изменением скорости резания вдоль кромки и приводящий к снижению стойкости алмазного круга.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является алмазный сегментный отрезной круг с межсегментными прорезями, выполненный в виде корпуса с утолщенным ступенчатым ободом, на периферии которого закреплен алмазоносный слой (Авторское свидетельство СССР №1133077, В24D 5/12, 1985 г.).

Недостатком известного технологического решения также является неравномерный износ точек торцевых режущих кромок алмазного круга, обусловленный изменением скорости резания вдоль кромки и приводящий к снижению стойкости алмазного круга.

Техническая задача изобретения заключается в повышении стойкости алмазного круга за счет выравнивания проекции вектора скорости резания точек торцевых режущих кромок на нормаль к торцевой режущей кромке, что приводит к выравниванию износа точек торцевых режущих кромок.

Поставленная задача решается посредством того, что в алмазном отрезном круге, содержащем дисковый корпус с канавками на боковых поверхностях, с закрепленным на нем алмазоносным слоем, согласно изобретению, канавки выполнены на глубину а = (0,05 - 0,1) Т, где Т - ширина алмазного круга, а профиль канавок выполнен по кривой, заданной следующим уравнением:

$$\mu =\arcsin \left(\frac{R_1}{R}\right)+\frac{\sqrt{R^2-R_1{}^2}}{R_1}-\arcsin \left(\frac{R_1}{r}\right)-\frac{\sqrt{r^2-R_1{}^2}}{R_1}$$

где:

µ - текущий угол кривой, отсчитываемый от начала кривой на периферии круга;

r - текущий радиус кривой;

R - радиус алмазного круга;

R₁ = R - (1,1 … 1,5) h - радиус конца кривой;

h - высота алмазоносного слоя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 - вид в плане алмазного отрезного круга;

- на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1;

- на фиг.3 - конструкция канавки и составляющие вектора скорости резания точек торцевой режущей кромки,

где соответственно изображены:

1 - дисковый корпус;

2 - канавка;

3 - алмазоносный слой;

4 - торцевая режущая кромка;

5 - точка торцевой режущей кромки;

6 - вектор скорости резания в точке торцевой режущей кромки;

7 - проекция вектора скорости резания в точке торцевой режущей кромки на нормаль к торцевой режущей кромке;

8 - нормаль к торцевой режущей кромке;

9 - проекция вектора скорости резания в точке торцевой режущей кромки на касательную прямую к торцевой режущей кромке;

10 - касательная прямая к торцевой режущей кромке.

Заявленный алмазный отрезной круг содержит дисковый корпус 1, на боковых поверхностях которого выполняют канавки 2 на глубину а = (0,05 - 0,1) Т, где Т - ширина алмазного круга. Профиль канавок 2 выполняют по кривой АВ, заданной следующим уравнением:

$$\mu =\arcsin \left(\frac{R_1}{R}\right)+\frac{\sqrt{R^2-R_1{}^2}}{R_1}-\arcsin \left(\frac{R_1}{r}\right)-\frac{\sqrt{r^2-R_1{}^2}}{R_1}$$

где:

µ - текущий угол кривой АВ, отсчитываемый от начала А кривой на периферии круга;

r - текущий радиус кривой;

R - радиус алмазного круга;

R₁ = R - (1,1 … 1,5) h - радиус конца В кривой АВ;

h - высота алмазоносного слоя 3.

Затем на корпус 1 осаждают гальваническим способом алмазоносный слой 3. При этом геометрия торцевых режущих кромок 4 определяется кривой АВ.

На производственной площадке ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» прошли испытания предложенной конструкции, а именно алмазного отрезного круга радиусом R = 125 мм, толщиной Т = 2,5 мм, содержащим 23 канавки, с высотой алмазного слоя h = 7 мм предназначенного для резки гранитной и керамической плитки.

Алмазный отрезной круг представлял собой дисковый корпус 1, на боковых поверхностях которого были выполнены канавки 2 на глубину а = 0,25 мм. Профиль канавок 2 был выполнен по кривой АВ, заданной следующим уравнением:

$$\mu ={\mathrm{91,44}}^{\circ }-\arcsin \left(\frac{\mathrm{114,5}}{r}\right)-\frac{\sqrt{r^2-{\mathrm{114,5}}^2}}{\mathrm{114,5}}$$ ,

где:

µ - текущий угол точки 5 кривой АВ, отсчитываемый от начала А кривой АВ на периферии круга;

r - текущий радиус точки 5 кривой АВ,

причем конец В кривой АВ лежал на окружности с радиусом R₁ = 114,5 мм.

Вектор скорости резания 6 в любой точке 5 торцевой режущей кромки 4 определялся двумя составляющими - проекцией 7 вектора скорости резания 6 на нормаль 8 к торцевой режущей кромке 4 и проекцией 9 вектора скорости резания 6 на касательную прямую 10 к торцевой режущей кромке 4. В процессе резания износ точек 5 торцевой режущей кромки 4 определялся в основном проекцией 7 вектора скорости резания 6 на нормаль 8 к торцевой режущей кромке 4, т.к. вторая составляющая вектора скорости резания 6 - проекция 9 вектора скорости резания 6 на касательную прямую 10 к торцевой режущей кромке 4 в процессе резания соответствовала перемещению участка режущей кромки 4 в точке 5 вдоль самого себя по касательной прямой 10, что не приводило к снятию припуска и к износу торцевой режущей кромки 4 в точке 5.

Благодаря указанной конструкции канавок 2, проекция 7 вектора скорости резания 6 на нормаль 8 к торцевой режущей кромке 4 в любой ее точке 5 была постоянна и составляла 0,916 v, где v (м/мин) - заданная режимами скорость резания, следовательно, износ точек торцевой режущей кромки 4 был постоянен. Торцевая режущая кромка 4 не содержала участка или участков с повышенным износом по сравнению с остальными участками. Наличие участков торцевой режущей кромки 4 с повышенным износом и определяет малую стойкость известного алмазного отрезного круга, которая определялась как суммарная площадь пропила обрабатываемых деталей и составляла 0,5-0,6 м².

Стойкость заявленного круга определялась износом всех участков торцевой режущей кромки 4 и составляла 1,0-1,2 м², что превышает в 2 раза стойкость известного круга.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет повысить стойкость алмазного отрезного круга в 2 раза по сравнению с известным кругом.

Ниже представлена Таблица, которая подтверждает существенность заявленных в формуле изобретения интервалов.

Таблица Радиус конца В кривой АВ R₁ Глубина канавки a Решаемая задача R - 1,0 h 0,15 T Высота канавки 2 составляет R - R₁ = h, т.е. равна высоте h алмазоносного слоя 3. Нижняя точка торцевой режущей кромки 4 лежит на дне канавки 2. При резании СОЖ движется к периферии круга по канавке 2, скорость ее движения на дне канавки 2 близка к нулю, поэтому нижние участки торцевой режущей кромки 4 не подвергаются воздействию СОЖ в необходимой степени, что приводит к их недостаточному охлаждению и увеличению износа, что соответствует браку. Увеличение глубины канавки приводит к уменьшению толщины алмазного круга в области канавок, что приводит к уменьшению его жесткости, что может привести к откалыванию элементов корпуса под действием сил резания, что соответствует браку. R - 1,1 h 0,1 T Обеспечение воздействия СОЖ на протяжении всей торцевой режущей кромки 4. Значение глубины канавки обеспечивает беспрепятственное удаление вместе с СОЖ отработанных зерен абразивного материала и частиц материала обрабатываемой детали, а также обеспечивает условия резания на торцевой режущей кромке 4. R - 1,2 h 0,085 T Обеспечение воздействия СОЖ на протяжении всей торцевой режущей кромки 4.

    Значение глубины канавки обеспечивает беспрепятственное удаление вместе с СОЖ отработанных зерен абразивного материала и частиц материала обрабатываемой детали, а также обеспечивает условия резания на торцевой режущей кромке 4. R - 1,4 h 0,065 T Обеспечение воздействия СОЖ на протяжении всей торцевой режущей кромки 4. Значение глубины канавки обеспечивает беспрепятственное удаление вместе с СОЖ отработанных зерен абразивного материала и частиц материала обрабатываемой детали, а также обеспечивает условия резания на торцевой режущей кромке 4. R - 1,5 h 0,05 T Обеспечение воздействия СОЖ на протяжении всей торцевой режущей кромки 4. Значение глубины канавки обеспечивает беспрепятственное удаление вместе с СОЖ отработанных зерен абразивного материала и частиц материала обрабатываемой детали, а также обеспечивает условия резания на торцевой режущей кромке 4. R - 1,6 h 0,04 T Высота канавки 2 составляет R - R₁ = 1,6 h, т.е. больше высоты h алмазоносного слоя 3. Такое увеличение высоты канавки 2 приводит к уменьшению жесткости режущих сегментов алмазного круга, что вызывает риск отламывания сегмента, что соответствует браку. Глубина канавки слишком мала для беспрепятственного удаления вместе с СОЖ отработанных зерен абразивного материала и частиц материала обрабатываемой детали, что может привести к ухудшению условий резания на торцевой режущей кромке 4.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном изобретении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области инструментальной промышленности, касается изготовления алмазных отрезных кругов для резки твердых и хрупких материалов;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям, условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Изобретение относится к области инструментальной промышленности и может быть использовано при изготовлении алмазных отрезных кругов для резки твердых и хрупких материалов, например рубина, сапфира, керамики. Круг содержит дисковый корпус, на боковых поверхностях которого выполняют канавки на глубину (0,05-0,1) от ширины алмазного круга. Профиль канавок выполняют по кривой, заданной уравнением, определяющим текущий угол кривой, отсчитываемый от начала кривой на периферии круга, в зависимости от текущего радиуса кривой, радиуса алмазного круга, радиуса конца кривой и высоты алмазоносного слоя. После чего на корпус круга осаждают гальваническим способом алмазоносный слой. В результате повышается стойкость алмазного отрезного круга в 2 раза по сравнению с известным кругом. 3 ил., 1 табл.

Алмазный отрезной круг, содержащий дисковый корпус с канавками на боковых поверхностях и с закрепленным на нем алмазоносным слоем, отличающийся тем, что канавки выполнены на глубину а=(0,05-0,1) Т, где Т - ширина алмазного круга, а профиль канавок выполнен по кривой, заданной следующим уравнением:
,где
µ - текущий угол кривой, отсчитываемый от начала кривой на периферии круга;
r - текущий радиус кривой;
R - радиус алмазного круга;
R₁ = R-(1,1…1,5)h - радиус конца кривой;
h - высота алмазоносного слоя.