CZ20031613A3

CZ20031613A3 - Brusný kotouč s rysem vidění obrobku

Info

Publication number: CZ20031613A3
Application number: CZ20031613A
Authority: CZ
Inventors: Karen M. Conley; Janet L. Hammarstrom; Bruce E. Vigeant
Original assignee: Saint-Gobain Abrasives, Inc.
Priority date: 2000-12-09
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2003-11-12
Also published as: CN100402238C; JP2008006583A; ES2384511T3; KR100540863B1; EP1463608B1; JP2004527384A; DK1463608T3; NO20032578D0; AU2002216693B2; PT1463608E; KR20030059319A; TW496816B; JP2011212840A; WO2002045908A1; WO2002045908A8; NZ526238A; BR0116469A; HU229209B1; NO328161B1; RO122484B1

Description

Oblast techniky

Tato přihláška nárokuje přínos z prozatímní přihlášky US, č. jedn. 60/254,478 podanou 9. prosince 2000.

Tento vynález se týká oboru brusných materiálů nebo brusných kotoučů a zejména se tento vynález týká brusných kotoučů, které usnadňují pozorování obrobku během broušení.

Dosavadní stav techniky

Kotouče brusivá, t.j. brusné kotouče se široce používají na běžných bruskách a ručních úhlových bruskách. Když se používá na těchto strojích, je kotouč držený svým středem a otáčí se relativně vysokou rychlostí, zatímco se přitlačuje proti opracovávanému kusu, t.j. obrobku. Brusný povrch brusného kotouče snižuje povrch opracovávaného kusu společným řezným působením brusných zrn brusného kotouče.

Brusné kotouče se používají jak u hrubých, tak i u přesných brusných operací. Hrubé broušení se používá k provádění rychlého úběru materiálu bez zvláštní péče o čisté obrobení povrchu a spálení. Příklady hrubého broušení zahrnují rychlé odstranění nečistot z cáglů, přípravu svarových švů a odřezávání oceli. Přesné broušení se zabývá řízením množství odstraněného surového materiálu, aby se dosáhlo požadovaných rozměrových tolerancí a/nebo jakosti povrchu. Příklady přesného broušení zahrnují odstranění přesných množství materiálu, operace ostření, profilování a dokončování obecného povrchu, jako je leštění a splynutí přechodu, to jest vyhlazování svarových housenek.

Běžné čelní brusné kotouče nebo brusné kotouče na broušení rovinných ploch, ukterých se na obrobek přikládá obecně rovinná čelní plocha brusného kotouče, mohou být používány jak pro hrubé, tak i pro přesné broušení za použití běžné povrchové brusky nebo úhlové brusky s rovinnou ·· ·· · · ····

* čelní plochou orientovanou pod nějakým úhlem do 6 stupňů vzhledem k obrobku. Jeden příklad operace rovinného broušení je broušení žárové ploGhy bloku spalovacího motoru ze dvou kovů, jak je odhaleno v patentu USD č. 5,951,378. Konvenční kotouče pro čelní broušení nebo rovinné broušení se často zhotovují odléváním směsi brusivá ve formě částic a pojivá s vlákennými výztužemi nebo bez nich, aby se vytvořil tuhý, monolitický, pojený brusný kotouč. Jeden příklad vhodně pojeného brusivá zahrnuje zrno oxidu hlinitého v matrici pryskyřičného pojivá. Další příklady pojených brusiv zahrnují diamant, CBN, oxid hlinitý nebo zrno karbidu křemíku v zeskelnatěném resp. keramickém nebo kovovém pojivu. Různé tvary kotouče, jak jsou navrhované ANSI, což je Americký národní normalizační úřad, se obecně používají pro operace čelního nebo rovinného broušení. Tyto typy kotoučů zahrnují rovné (ANSI typ 1) , válcové kotouče (typ 2) , osazené (typy 5 a 7) , rovný a kalichovitý kotouč (typy 10 a 11) , talířové a miskovité kotouče (typy 12 a 13) , podbroušené a/nebo odsazené kotouče (typy 20 až 26) a kotouče se zapuštěným středem (typy 27, 27A a 28). Pro čelní nebo rovinné broušení mohou být také vhodné obměny výše uvedených kotoučů, jako jsou kotouče ANSI typ 29.

Jedna nevýhoda spojená s konvenčními kotouči na čelní broušení nebo rovinné broušení je to, že pracovník nemůže během aktuální operace vidět povrch obrobku, který se brousí. Pracovník může vidět pouze materiál, který není zakrytý kotoučem. Často je obtížné provést přesnou operaci bez opakovaného prohlížení postupující práce, aby se přesněji dosáhlo přiblížení k požadovanému výsledku. Ruční nástroje, jako jsou úhlové brusky, nemohou být opakovaně přikládány přesně, takže opakovaná prohlídka není dobrá volba pro pečlivou práci.

Kotouč, který má otvory, se stává poloprůhledný, když se otáčí za určitého zmírnění vysoké rychlosti, kvůli setrvání obrazu na sítnici lidského oka, což je takzvaný efekt přetrvávání obrazu. Obraz viděný přes děrovaný otáčející se kotouč se dále zkvalitní, pokud je kontrast ve světle a/nebo v barvě mezi otáčejícím se kotoučem a jeho pozadím a/nebo popředím. Aby se zvětšila šířka okna nebo průhledový efekt, když se kotouč otáčí, navrhují se obvykle perforování, která se vzájemně překrývají. Brusné pískovací kotouče, které využívají tohoto fenoménu, jsou' například ukázané v patentech US č. 6,159,089, 6,077,156, 6,062,965 a 6,007,415, které jsou zde zcela zahrnuté odkazem.

Kvůli předpokládaným katastrofálním následkům rozlomení monolitického kotouče z kompozitu pryskyřice/zrno a/nebo výstupkům do velkých otvorů bylo dosud použití takových oken omezeno na kotouče s vícesložkovými řeznými břity pojených kovem a/nebo poddajné pískové kotouče.

Existuje tak potřeba zlepšeného nástroje a/nebo způsobu rovinného broušení.

Podstata vynálezu

Podle jednoho provedení tohoto vynálezu je navržený brusný kotouč pro provozní rotaci kolem jeho osy, aby odstraňoval z obrobku materiál. Tento brusný kotouč zahrnuje montážní otvor, matrici obsahující brusné zrno a obvod, který definuje teoretický válec během pracovní rotace. Tento kotouč zahrnuje alespoň jeden prázdný prostor uspořádaný axiálně skrze matrici, takže během pracovní rotacedefinuje tento prázdný prostor teoretické okno, přes které se může obrobek pozorovat. Tento kotouč je také v podstatě monolitický a má ohebnost v rozsahu kolem 1-5 mmv axiálním směru jako odezvu na aplikovanou axiální zátěž 20 N.

Další aspekt stávajícího vynálezu zahrnuje způsob zhotovení brusného kotouče, který se pracovně otáčí kolem své osy, aby odstraňoval materiál z obrobku. Tento způsob zahrnuje vytvoření matrice obsahující brusné zrno a

vytvarování této matrice do kotouče. Tento způsob také zahrnuje vytvoření alespoň jednoho prázdného prostoru uspořádaného axiálně skrze matrici tak, aby během pracovní rotace tento prázdný prostor definoval teoretické okno, přes které by mohl být obrobek pozorován. Tento kotouč je vytvořený jako monolit a je dimenzován, tvarován a formován tak, aby měl ohebnost v axiálním směru jako odezvu na aplikovanou axiální zátěž 20 N v rozsahu kolem 1-5 mm.

Podle dalšího aspektu vynálezu se poskytuje brusný kotouč pro pracovní rotaci, aby odstraňoval materiál z obrobku. Tento brusný kotouč zahrnuje montážní otvor, matrici obsahující brusné zrno a obvod, který definuje během pracovní rotace teoretický válec. Skrze matrici se táhne axiálně řada prázdných prostorů, takže během pracovní rotace tyto prostory definují teoretické okno, přes které se může obrobek pozorovat. Tato řada prázdných prostorů zahrnuje alespoň jednu prohlížecí díru a alespoň jednu nezacloněnou mezeru táhnoucí se radiálně dovnitř od okraje teoretického válce. Tento kotouč je v podstatě monolitický.

Přehled obrázků na výkresech

Výše uvedené a další znaky a výhody tohoto vynálezu budou snadněji zřejmé z textu následujícího podrobného popisu různých aspektů vynálezu vzatých v souvislosti s doprovodnými výkresy.

Obr. 1 je pohled na půdorys (stranu brusného čela) jednoho brusného kotouče s tvarovaným obvodem předmětného vynálezu;

Obr. 2 je nárysný bokorys vedený podle čáry 2-2 z obr.

1;

Obr. 3-9 jsou pohledy na různá alternativní provedení brusných kotoučů podle stávajícího vynálezu s případnými iluzorně ukázanými průchozími dírami podobné pohledu z obr. i;

• 4 · · 44 Μ ···

4 · 4 · 4 * « «

4 4444 444

4 44 44 444 4

4 4444 444 • 4 4 44 4 ·· 44 44 44

Obr. 10 je pohled podobný pohledu z obr. 2 ale v obrácené orientaci a ve zvětšeném měřítku;

Obr. 11-14 jsou grafy a sloupcový diagram ukazující očekávaný výkon různých kotoučů podle známého stavu techniky ve srovnání se stávajícím vynálezem;

Obr. 15 a 16 jsou půdorysné respektive bokorysné průměty jednoho alternativního provedení stávajícího vynálezu;

Obr. 17 a 18 jsou půdorysné respektive bokorysné pohledy na jiné provedení stávajícího vynálezu;

Obr. 19-21 jsou bokorysné pohledy na další provedení stávajícího vynálezu;

Obr. 22-25 jsou pohledy podobné pohledu z obr. 1 na další provedení stávajícího vynálezu a

Obr. 26 je grafické znázornění zkušebních výsledků různých provedení stávajícího vynálezu ve srovnání s kotouči podle stavu techniky.

Příklady provedení vynálezu

Dále budou s odkazem na obrázky provedené na připojených výkresech popsána podrobně ilustrativní provedení stávajícího vynálezu. Pro jasnost výkladu budou podobné znaky ukázané v připojených výkresech označené podobnými vztahovými značkami a podobné znaky, které jsou ukázané u alternativních provedení na výkresech budou označeny podobnými vztahovými značkami.

Jak se používá zde, odkazuje termín kotouč na monolitický výrobek (definovaný níže), který je uzpůsobený pro namontování na otočné vřeteno nebo upínací trn. Zde není omezený na čistě kruhové nebo válcové tvary. Zahrnuje výrobky způsobilé pro použití s rovinnou bruskou nebo úhlovou bruskou.

Výrazy mezera a štěrbina odkazují vzájemně zaměnitelně na určité protlačení nebo zahloubení, které se táhne úplně přes celý předmět v alespoň jednom směru, • · »· ·· ······ • · · · · · · · ·· · • * · · · φ ·♦· φ ········· · • φ φ · « · · · · φ • φ · ··· «· ·» · ·· zatímco je neúplně obklopené materiálem tohoto předmětu. Zahrnují tak konfigurace, u kterých kruhový vnější okraj kotouče postrádá nějaký segment nebo svoji část (definováno níže) nebo se zdá, že byl získán (teoreticky) pohybem nějakého otvoru, až určitá část tohoto otvoru dosáhla za okraj.

Podobně díra zahrnuje důlek, odsazení nebo otvor bez ohledu na jeho specifický tvar nebo geometrii, který saházcela skrze předmět v alespoň jednom směru, zatímco je zcela obklopený materiálem tohoto předmětu.

Na mezery, štěrbiny a/nebo díry se zde kolektivně odkazuje jako na dutiny.

Monolitický a/nebo monolit odkazuje na předmět vytvořený jako jediná, integrální jednotka jako například tvarováním (např. odléváním). Příklady monolitických brusných kotoučů zahrnují jak nevyztužené, tak vyztužené brusné kotouče s pojeným brusivém. Příklady typického vyztužení zahrnuje vlákna, jako je sklo nebo uhlík nebo nějaká podpěrná deska vytvořená jako nespojitá vrstva brusného kotouče, t.j. vytvarováním této vrstvy in-situ s pojivém a brusným materiálem. Alternativně může toto vyztužení zahrnovat vlákna nebo jiné materiály smísené v podstatě homogenně s pojivém a s brusným materiálem. Jak jsou používány zde, vylučují monolitický nebo monolit specificky konvenční pískové kotouče, které zahrnují plát smirkového papíru připevněný snímatelně k podkladové desce a také vylučuje kovové kotouče, které mají vrstvu brusných zrn tvrdě připájenou nebo galvanicky připlátovanou na okraji kotouče.

Broušení se zde používá, aby se odkázalo na jakoukoli obrušovací nebo dokončovací operaci, při které se upravuje povrch obrobku tak, že se odstraňuje materiál nebo se mění drsnost.

Segment znamená část kruhu, který leží mezi obvodem a ·· ···«

- 7 tětivou .

Axiální nebo axiální směr odkazuje na smě, který je v podstatě rovnoběžný s osou otáčení kotouče. Podobně příčný, příčný směr nebo příčná rovina odkazuje na směr nebo rovinu, která je v podstatě kolmá k axiálnímu směru.

Termín kraj zahrnuje radiálně vnější okraj a/nebo povrch kotouče nebo teoretického válce tvořeného rotací kotouče. Tento kraj kotouče zahrnuje jakékoli mezery nebo štěrbiny, které jsou na něm umístěné.

Výraz obvod kotouče zahrnuje všechny vnější povrchy kotouče včetně kraje, brusného čela i protější (např. nebrousící) čelní plochu.

Krátce popsáno, jak je ukázáno na obrázcích, zahrnuje vynález monolitický abrazivní brusný kotouč, který má nepravidelný (t.j. s mezerami) tvar obvodu a/nebo řadu děr, které skrze něj procházejí, aby člověku umožnily pozorovat povrch obrobku, který se brousí obvyklými operacemi dokončování povrchu, ručního broušení a/nebo zabrušování svarů, které jsou typicky spojené s čelními nebo povrchovými brusnými operacemi. Jak je ukázáno například na obrázcích 1 až 4, zahrnuje každý z brusných kotoučů (110, 310 a 410) jednu nebo více mezer 112, 312 a 412 uspořádaných s mezerami od sebe kolem jinak kruhového obvodu kotouče. Tyto kotouče mohou také zahrnovat pozorovací díry, jako jsou díry 322 ukázané iluzorně na obr. 3. Alternativně mohou být tyto kotouče opatřené dírami bezjakýchkoli obvodových mezer, podobně jak je ukázáno na obr. 22-24. S odkazem na obr.1 a 22 mohou být použity tři mezery 112 nebo díry 2222 ve stejné vzdálenosti od středu, ale je možno mnoho jiných kombinací. Mezery a/nebo díry mohou být utvářeny v mnoha různých tvarech a mohou být zaoblené (např. mít sražené hrany), aby se vyhnulo užití ostrých nebo úzkých rohů a zredukoval se jakýkoli sklon k šíření prasklin. Polohy mezer a/nebo děr se • · · · • · · · · · • · ♦··· ···· ··· ··· ·· «4 ·· ·· mohou vybrat tak, aby se zachovala vyváženost kotouče. Tyto kotouče se mohou vyvážit dynamicky odstraněním materiálu z okrajů mezer.

Mezery a/nebo díry dovolují, aby se kotouče staly poloprůhledné, když se otáčejí kolem svých os 116, 316 a 416 při zmírnění vysoké rychlosti kvůli vpředu zmíněnému účinku přetrvání zrakových vjemů. Když se tedy tyto kotouče otáčejí kolem svých os, například ve směru označeném šipkami 114, 314 a 414, bude jedinec nebo stroj (t.j. obsluha brusky nebo pozorovací systém stroje) schopen monitorovat stav povrchu obrobku, když se brousí, aniž by se brusný kotouč z povrchu odstraňoval. Pokládá se za možné, že mezery a/nebo díry mohou také výhodně sloužit pro zlepšení proudění vzduchu a pro redukci třecí plochy styku, což dovoluje povrchu obrobku, aby zůstal značně chladnější, než když se použije brusný kotouč s kruhovým obvodem podle stavu techniky.

Mezery a/nebo pozorovací díry konvenčních pískových kotoučích, to obecně používají kruhový tenký kotouč smirkového papíru připevněný k v podstatě tuhému podkladu, jak je uvedeno ve výše uvedené publikaci '521. Avšak ty nejsou užívány u monolitických brusných kotoučů s pojeným abrazivem. Díky relativně vysoké koncentraci napětí generovaných během brusných operací poblíž středu kotouče se pokládalo za možné, že by vytvoření otvorů, které se táhnou přes takovéto kotouče, vyvolalo nepřijatelný pokles pevnosti kotouče. Bylo však objeveno, že u vhodných konstrukcí kotouče je možné umístit pozorovací otvory (t.j. díry) v plochém brusném povrchu těchto kotoučů.

Navíc se ukázalo, že obavy, jak byly doloženy tím, co je platné ve stavu techniky, to jest, že by mezery na obvodu mohly zachycovat výstupky z povrchu obrobku nebo mohou vyvolávat napěťové koncentrace, které by měly nakonec byly připraveny v jest v těch, které

- 9 způsobit, že kotouč praskne, se při experimentech nenalezly. Jak zde bude podrobněji probráno níže vzhledem k obrázku 10, zdá se, že relativně vysoká rychlost otáčení spolu s případným skloněním mezer a/nebo zvednutím zadních hran 120 mezer 112 a/nebo děr 322, 622 atd. bude postačující, aby se zabránilo nějakému výstupku ve vstupu do mezer kotouče otčejícího se konvenčními rychlostmi otáčení.

Pozorování učiněná během používání a vývoje stávajícího vynálezu naznačují, že se může dosáhnout nárůst účinnosti a výkonu při brusné operaci, částečně vytvořením turbulence vzduchu mezi otáčejícím se brusným povrchem a povrchem obrobku nebo materiálu, který se brousí, aby se vyvolal chladící účinek. Může nastat také prospěch z přerušovaného broušení dovolujícího, aby uplynul malý časový úsek mezi brusnými intervaly. Je zde určitý zbytkový čas, který se vyskytuje vícekrát během každé otáčky jednoho z našich zlepšených brusných kotoučů. Bylo stanoveno, že nejlepších výsledků se dosáhne uspořádáním mezer ve stejně vzdálených místech kolem okraje kotouče, takže takový kotouč je přibližně stejně vyvážený.

Nyní budou s odkazem na obrázky popsány do větších podrobností brusné kotouče podle stávajícího vynálezu. S výjimkou mezer a/nebo děr se mohou tyto kotouče zhotovovat jako průmyslově standardní organicky i anorganicky pojené brusné kotouče shora zmíněných typů 1, 2, 5, 7, 10-13, 2026, 27, 27A, 28 a 29. Tyto kotouče mohou být také zhotovovány jako hybridy kotoučů typu 27 a typu 28, jako jsou kotouče ukázané a popsané zde s ohledem na obrázky 1519 (dále se na ně odkazuje jako na kotouče hybridního typy 27/28). Tyto kotouče se také mohou vyrábět s obvyklým vláknem nebo výztuží podpěrnopu deskou nebo bez nich a v běžných průměrech. Příklady organického pojivového materiálu zahrnují pryskyřici, kaučuk, šelak nebo jiné podobné pojící činidlo. Anorganický pojivový materiál zahrnuje jíl, sklo, φφφφ φ φ • · · · · · fritu, porcelán, křemičitan sodný, oxychlorid hořečnatý nebo kov. Mohou se používat konvenční techniky výroby brusných kotoučů, jako například formování. Specifické příklady konvenčních technologií výroby brusného kotouče, jak jsou upravené podle stávajícího vynálezu, jsou podrobněji prodiskutovány níže.

Jeden typický vnější tvar kotouče podle stávajícího vynálezu je ukázaný na obrázcích 1 a 2. Obr. 1' je pohled zdola, to jest pohled dívající se na ploché brusné čelo kotouče. Jak je ukázáno, má kotouč 110 tři mezery 112 a jednu běžnou středovou montážní díru 111.

Mezery mohou být uspořádány v jakémkoli počtu velikostí a tvarů a v jakémkoli zdůvodnitelém počtu. Například na obrázcích 1-5 a 8 a 9 jsou představené různé kotouče se třemi mezerami. Provedení se čtyřmi mezerami jsou ukázaná na obrázcích 6 a 7 a verze s pěti mezerami je ukázaná na obr. 8c. Může se také použít neznázorněný kotouč s jednou mezerou (s vyrovnávacím segmentem odstraněným z jednoho okraje).

Obrátíme-li se nyní na obr. 3, mohou být mezery 312 asymetrické, aby se vytvořil kotouč 310 s obecně stupňovitým nebo vlnitým obvodem. Jak je ukázáno, mají mezery 312 náběhovou hranu 318, která směřuje radiálně dovnitř od vnějšího poloměru kotouče r_max pod relativně strmým úhlem a (t.j. v podstatě kolmo) relativně vzhledem k tečně 319 na r_max. Náběhová hrana 318 plynule přechází do zadní hrany 320, která má počáteční poloměr r_min, který postupně plynule přechází (t.j. pod relativně malým, klesajícím tangenciálním úhlem J3) do největšího poloměru r_max. Tento postupně se měnící poloměr zadní hrany 320 má s výhodou sklon zmenšovat pravděpodobnost, že se kotouč zachytí za ostré okraje atd. obrobku. Tento postupně se měnící poloměr může být také použit v kombinaci se zvedáním zadní hrany od roviny s brusným čelem, jak je zde níže prodiskutováno s ohledem na obr. 10.

• · · · · · ···· • · · ·«· · · · · · * «·

Obrátíme-li se na obr. 4, je ukázaná jedna varianta asymetrických mezer. U tohoto provedeni je kotouč 410 opatřený mezerami 412, které poskytují kotouč obecně s obvodem jako pilový list. Na způsob podobný kotouči 310 je zadní hrana 420 kotouče 410 uspořádaná pod úhlem β , který menší než 90 stupňů.

Obr. 5 zahrnuje dvě další varianty symetrických mezer 512' a 512' ' (obr. 5a a 5b) a další provedení, které má asymetrické mezery 512 (obr. 5c).

Obrázky 6-9 ukazují další provedení kotoučů (610, 710,

810, 810 , 810 a 910) které mají mezery (612, 712, 812,

812 , 812 respektive 912) definované jako chybějící nebo odstraněné segmenty kotouče. Tyto segmenty mohou být přímé (612 a 812) , zakřivené (812) nebo podobné pilovému zubu (812' ' a 912) . Může jich být od jednoho segmentu výše, zatímco tři nebo čtyři jsou výhodné a pět (viz 810^z '} nebo více je přiměřených.

Navíc mohou být okraje brusného čela podle zadní hraný mezery opatřené částmi zkosené hrany (také se zde na to odkazuje jako na konce křídla) označené 626, 726, 826 a

926. Tyto konce křídla, které mohou zvyšovat proud vzduchu mezi kotoučem a materiálem, který se brousí, a také snižovat náraz při dotyku okraje způsobem, který je podobný způsobu zvednutých zadních hran z obr. 10. Konce křídla mohou dále zahrnovat na okraji kotouče uvážlivě tvarované lamely, které mohou být použity pro směrování nebo svádění vzduchu kolem obvodu pískového kotouče. Ty mohou být použity ve spolupráci s omezovacím pláštěm vzduchu kolem krytu úhlové brusky, takže prach je odváděný spíše než ve všech směrech jen v jednom směru. Může být nainstalováno nějaké sběrací zařízení prachu nebo pilin, takže se podstatná část prachu nebo pilin zachytí.

POZOROVÁNÍ

Jak bylo probráno výše, umožňují mezery nebo drážky • · φ · · · φφφφ φ φ φ φ φφ «φφ • φ φφφφ φφφφ φ φ φ φφφφ φφφφ • ΦΦ φφφ φφφφ ·· ·· (112, 312, 412 , ...) v kotouči s výhodou uživateli pozorovat obrobek, který se má brousit, přes otáčející se kotouč, když používá brusku. V tomto ohledu je velmi užitečné, aby bylo možné pozorovat a monitorovat brousicí činnost, když pokračuje. Jak bylo také prodiskutováno, nedovoluje většina brusných kotoučů, aby se vyskytlo pozorování během broušení. Stavba konvenční rovinné nebo úhlové brusky obecně nedovoluje pozorování skrze vnější část rotujícího kotouče a kotouče podle stávajícího vynálezu byly vyvinuty proto, aby tuto nevýhodu překonaly. Když se broušení provádí konvenčním neprůhledným kotoučem, musí pracovník udělat řadu zkušebních brusů, každou chvíli odstranit nástroj, aby viděl výsledek, a když se práce blíží dokončení, musejí být tyto kontrolní pauzy stále a stále častější. Proces dokončení práce je druh postupné aproximace a je zde tedy možnost, že bude brusný proces prováděn příliš dlouho. Při použití stávajícího vynálezu může pracovník uskutečnit brusnou operaci při jednom nasazení nástroje na obrobek a je zde tak malé riziko příliš dlouhého broušení.

Může být překvapující, že přítomnost těchto mezer a/nebo děr v kotouči nedovoluje, jak by člověk mohl očekávat, aby vyčnívající předměty dostaly do problému s mezerou a způsobily katastrofální přerušení brusného procesu.

Kotouče podle stávajícího vynálezu jsou s výhodou barvené na černo, aby se zvětšil vizuální kontrast pro osobu dívající se skrze rotující hřídel a spoléhající se na perzistenci zraku vidět obrobek za ním. Tato barva je méně nápadná než bílá, která má sklon vést k šednutí obrazu povrchu obrobku viděného skrze bílý nebo jinak světle zbarvený kotouč. Jako výsledek může být obráběný kus pod kotoučem prohlížen právě u okraje kotouče, pokud se odstraněný segment v jednom místě překrývá s mezerou v jiné části kotouče, takže celá pracovní část kotouče během užívání jaksi zešedne.

·· ř 1 • ·

CHLAZENÍ VZDUCHEM

Očekává se, že kolem otáčejícího se hřídele vyrobeného podle vynálezu a rotujícího při typických 8000 až 11000 otáčkách za minutu typické úhlové brusky 4,5 inch/115 mm může být zjistitelný polotangenciálně se vyvíjející proud vzduchu. Zdá se, že skloněné mezery vytvářejí u broušeného povrchu značnou turbulenci vzduchu a piliny mají sklon být vyháněny radiálně ven.

Obrátíme-li se nyní na obr. 10, může být mezera 112 (a/nebo pozorovací díry prodiskutované níže) skloněná, jak je ukázáno. Kvůli pohodlnosti bude následující diskuse specificky odkazovat na mezery, i když je třeba chápat, že tato diskuse zcela platí na jakékoli z pozorovacích děr, o kterých se zde jedná. Výhodný směr otáčení kotouče 110 je naznačený šipkou 14 a brusné čelo s brusivém je dole, jak je ukázáno na tomto obrázku. Náběhová hrana 118 mezery 112 je skloněná (relativně vůči osovému směru) tak, aby tvořila ostrý úhel s nejbližší (t.j. sousední) části brusného čela, zatímco zadní hrana 120 je skloněná tak, že relativně se sousední částí brusného čela je vytvořený tupý úhel. (Zadní plocha 120 na obr. 10b ukazuje další skloněný tvar, který se může použít, aby se dále minimalizovalo riziko zachycení kotouče za nějaký výstupek.)

Dokonce i bez skutečného sklonění samotných mezer zde obecně existuje značná a užitečná turbulence vzduchu generovaná pohybem děr v podkladové desce, když se kotouč otáčí vysokou rychlostí, což má s výhodou sklon chladit obrobek.

Tento efekt se může zvýšit skloněním mezer 112, jak je ukázáno, protože vzduch je náchylný k unášení k povrchu obrobku, jak je ukázáno šipkou 1030 (obr. 10a). Tento proud vzduchu může pomáhat chlazení obrobku, foukání prachu/pilin pryč z místa broušení a odstraňování odlomených částic brusivá z oblasti obrobku. Tento účinek se může dále zvýšit

- 14 9 99 9

9 · 9 « 9 «9 4

9 9 99 9 9 9

9 9999 9999

944 949 99 99 99 99 zvednutím zadní hrany 120' tak, aby tvořila vzduchovou lopatku, jak je znázorněno na obr. 10b. Když vzduch dosáhne broušeného povrchu, může tam být dost značný tlak vzduchu. Vzduch může také působit jako určitý druh opery tím, že se tlačí mezi otáčející se kotouč a stacionární obráběný kus na způsob analogický vzduchovému ložisku. V tomto případě se může na povrchu obrobku vytvářet turbulence, která napomáhá odstraňování pilin.

I když jsme pozorovali, že existuje malá pravděpodobnost zachycení nějakého vyčnívajícího objektu na zadní hraně mezery, nebo podobně, (částečně proto, že se zde představí během použití (10.000 otáček za minutu) nová mezera asi každé 2 ms), má konfigurace ukázaná na obr. 10 snahu napomoci minimalizovat toto roziko (jako když nástroj zpomaluje) tím, že se zajistí jemný sklon pro předmět, aby spíš sklouzl než si ulomil roh.

Navíc k tomu, co bylo probráno výše, se mohou brusné kotouče podle stávajícího vynálezu prakticky provádět ve formě různých alternativních provedení. Jak bylo například zmíněno stručně výše, může se jakýkoli z výše uvedených kotoučů opatřit jednou nebo více pozorovacími dírami 322, 622, 722 atd., ukázaných zdánlivě na obrázcích 3, 6, 7 atd., buď navíc, nebo v kombinaci s mezerami nebo drážkami (112, 312, 412 ...). Navíc může stávající vynález zahrnovat pozorovací díry aniž by se použily jakékoli obvodové mezery, jako například u kotoučů 2210, 2310 a 2410 z obrázků 22-24 a jak je uveřejněno ve výše uvedené provizorní přihlášce (přihláška č. '478) a v japonské patentové přihlášce č. 11-159371 o názvu Osazený ohebný brusný kotouč s pozorovacími dírami pro pozorování brusných povrchů. Tyto pozorovací díry mohou mít v podstatě jakýkoli tvar včetně kruhového (t.j. ukázaný na obr. 3, 9 a 22) nebo nekruhové (t.j. oválné díry 2322 a 2422 podle obrázků 23 a 24). Nyní s podrobnějším odkazem na obrázky 23 a 24 mohou být v případě, ·· • · · 9

9 99

9 9999 ► » 9 1 • · 99 že se použijí oválné nebo podlouhlé díry, tyto díry mohou být orientované v jakémkoli požadovaném směru. Jak je například ukázáno na obr. 23, mohou být díry 2322 umístěné svými podélnými osami (v příčné rovině) ležícími v radiálním směru. Jak je ukázáno na obr. 24, mohou být alternativně podélné osy uspořádané vůči radiálnímu směru pod úhlem natočení γ. V ukázaném příkladu je úhel γ přibližně 45 stupňů. Zkoušky ukázaly, že kotouče zhotovené s podlouhlými dírami mají podstatně zvýšenou pevnost relativně vůči podobným kotoučům vyrobeným s kruhovými dírami o průměru rovném podélnému rozměru úzkých dlouhých děr. Navíc pevnost kotouče dále zvyšuje orientace úzkých dlouhých děr pod úhlem γ 45 stupňů, jak je pojednáno podrobněji v níže uvedených příkladech.

Navíc může být jakákoli z výše uvedených pozorovacích děr 322, 622 atd. skloněná, jak zde bylo zmíněno výše, pokud jde o obrázky 2 a 10 a jak je zdánlivě ukázáno na obrázcích 6, 7 a 8a. Jak je také zmíněno, fungují pozorovací díry v podstatě podobně jako shora zmíněné mezery, aby uživateli umožnily pozorovat přes sebe během brusné operace obrobek.

Počet a umístění děr 322, 622 atd. jsou s výhodou vybrané tak, aby se udržela vyváženost kotouče. Ačkoliv může být možné provést jedinou pozorovací díru a vytvarovat kotouč tak, aby se zachovala tato rotační vyváženost, je obecně výhodné vytvořit řadu děr uspořádaných ve vzájemném odstupu kolem osy otáčení kotoučů, aby se zajistila požadovaná vyváženost kotouče. Může se použít jakýkoli počet děr v závislosti na průměru kotouče a velikosti děr. Například kotouče, které mají největší průměr 6 palců, mohou mít tři až šest děr, zatímco kotouče o větších průměrech (t.j. kotouče o průměru 9 až 20 coulů) mohou mít 10 až 20 děr nebo více. Tyto kotouče se mohou vyvážit dynamicky odstraněním materiálu z okraje kotouče. U zvláštních příkladných provedení mohou být pozorovací díry vytvořené ·* 9 9 · · 9 · · 9 • · » · · a a • a ·» a 9 · a 9 99·· ····

999 999 99 99 9· 99 uvnitř oblasti mezi alespoň 60 procenty poloměru teoretického válce definovaného rotací kotouče a alespoň kolem 2 mm od okraje kotouče.

Ačkoli může být stávající vynález včleněn v podstatě do jakéhokoli typu nebo konfigurace brusného kotouče, vhodně se uskuteční v těch kotoučích, které jsou společně známé jako tenké kotouče, které zahrnují brusné zrno obsažené v pojivové matrici, typicky v nějaké matrici ' organické pryskyřice. Jak se používá zde, odkazuje termín tenký kotouč/kotouče na kotouče, které mají tlouštku t (v axiálním směru), která je menší nebo rovná asi 18% poloměru teoretického válce r (t.j. t < nebo = 18% r) . Tenké kotouče zahrnují například kotouče, které mají tlouštku t, která sahá asi od 1/8 palce přibližně do 1/4 až 1/2 palce, v závislosti na největším průměru kotouče. Příklady takových tenkých kotoučů zahrnují výše uvedené kotouče Typ 27, 27A, 28, 29 a hybridní Typ 27/28. Kotouče typu 27, 27A, 28 a 29 jsou definovány např. v ANSI Std. B7.1-2000. Jak zde bylo uvedeno výše, jsou hybridní kotouče Typ 27/28 podobné Typům 27 a 28, které mají mírně zakřivený axiální příčný řez, jak je ukázáno na obrázcích 16, 17 a 19 a podrobněji popsáno níže.

Jak je zde zmíněno výše, mohou se pro výrobu provedení stávajícího vynálezu použít a/nebo kombinovat různé techniky výroby, které jsou těm, kdo jsou znalí stavu techniky výroby kotoučů, známé. Příkladné techniky, které se mohou použít, jsou zveřejněné v patentu US č. 5,895,317 Timma a v patentu US č. 5,876,470 Abrahamsona, které jsou sem zcela zahrnuty odkazem. Některé exemplární techniky výroby budou nyní popsány s odkazem na obrázky 15 až 21. Pro stručnost je většina z těchto technologií známá vzhledem k výrobě kotoučů hybridního Typu 27/28, které mají tři pozorovací díry. Zkušeným řemeslníkům by však mělo být jasné, že se tyto technologie mohou modifikovat, včetně velikosti a tvaru

	*		• ·	• ·		• ·	• « · Φ
	• ·	*	•	• ·	•	•	«
	•	•	*	·«	•	•	•
• ·	• ···	•	• ··	• · • ·	•	•	• · ··

formy a/nebo obsah směsi polotovaru, aby se vyrobil jakýkoli z typů kotoučů popsaných výše s jakýmkoli počtem mezer a/nebo děr, jak je zde popsáno.

Obrátíme-li se nyní na obrázky 15 a 16, může se kotouč 1510 hybridního Typu 27/28 zhotovovat umístěním podpěrné desky 28 do vhodně dimenzované a tvarované formy, aby se vytvořily požadované díry 1522 (obr. 15) a/nebo mezery 1512 (jak je zdánlivě ukázáno na obr. 15). Podpěrná deska 28 může zahrnovat centrální pouzdro 30 integrální s deskou, nebo to může být samostatný člen, který se k ní připevní, (jak je ukázáno, jsou podpěrná deska 28 i výztužná vrstva 36 (obr. 18) známým způsobem mírně prohnuté. Alternativně mohou být tyto součásti v podstatě rovinné, jako například pro výrobu kotoučů Typu 27, 27A a/nebo Typu 28.) Díry v desce 28 jsou zachytitelné neznázorněnými kolíky, které jsou umístěné ve formě. Tyto kolíky jsou dimenzované a tvarované tak, aby vytvořily požadované díry. Forma se pak vyplní směsí požadovaného brusivá a pojivá, aby se vytvořila brusná vrstva 29. Tento krok vyplňování formy se může provádět za využití technologií gravitačního plnění, nebo se alternativně mohou použít jiné technologie, jako je vstřikovací lití. Pak se může aplikovat teplo a/nebo tlak. Kotouč se pak odstraní z formy a oddělí se od kolíků, aby se objevil kotouč, který má požadované díry 1522 a/nebo mezery 1512. Pak se mohou doplnit další konvenční kroky, jako je dynamické vyvážení kotouče.

Zaměříme-li se nyní na obr. 17 a 18, používá se pro zhotovení kotouče vyztuženého sklem podobná technologie. Jak je ukázáno, umístí se do formy in-situ skelná tkanina 36. Tato tkanina je s výhodou vytvořená s velikostí obvodu a tvarem takovými, aby odpovídaly obvodu a tvaru formy (včetně všech mezer 1712 (obr. 17)). Kolíky jsou ve formě umístěné v místech požadovaných děr 1722 (obr. 17) . Následující kroky se dokončí, jak je popsáno výše s ohledem na obr. 15 a 16.

« · ·· ·· ·· ···· • · ·· ···· · · 9 • · · · · * ♦ · 9 • · · * · · » · · · ··· ··· ·· 99 99 99

- 18 Vrstva tkaniny se může v jedné nebo několika z prázdných děr vystřihnout, aby se skrze ně zajistilo bezproblémové pozorování. Vrstva tkaniny (vyztužení ze skelné vrstvy nebo podobné látky) se může případně rozprostírat souvisle přes jeden nebo více z dutých prostorů (jako například napříč děr 1722, jak je ukázáno) , aby se zajistilo konstrukční vyztužení a přitom se také uživateli dovolilo vidět přes tuto vrstvu díky její relativně řídké vazbě.

Obrátíme-li se na obr. 19, může se každý z výše zmíněných přístupů k zhotovení modifikovat aplikací konvenční podpěrné vložky 32 s blokovacím prostředkem rychlosti u podpěrné desky nebo výztužné vrstvy před nebo po vytvrzení kotouče.

Jako ještě jedna další alternativa se může odlitý střed nebo hlava 34 předtvarovat s uloženou skelnou tkaninou nebo podobnou výztužnou vrstvou 36', jak je ukázáno na obrázcích 20 a 21. Tato sestava se může vytvořit jakýmkoli známým způsobem zahrnujícím lití a/nebo mechanické montážní operace. Sestava hlava/sklo se pak může formovat in-situ umístěním do formy, po kterém následuje vložení směsi brusivo/pojivo a aplikace tepla a tlaku atd., jak je popsáno výše, aby se vytvořil kotouč 2110, který má integrální hlavu 34 a vyztuženou brusnou vrstvu 29'. Ačkoliv je kotouč 2110 ukázaný jako konvenční rovný kotouč, může být alternativně zhotovený jako kotouč hybridního Typu 27/28, který má mírně zakřivený příčný řez, jak je ukázáno na obrázcích 16, 18 a 19.

Ačkoliv jsou provedení podle stávajícího vynálezu ukázaná jako provedení zhotovená s jednou výztužnou vrstvou 36, 36' , mohou se také použít přídavné vrstvy 36, 36' . Například jedna vrstva 36, 36' může být umístěná uvnitř spolu s další vrstvou umístěnou na vnějším povrchu kotouče.

V případě, že se použije vrstva 36, 36' skleněných vláken, může mít tato (nepovlečená) tkanina váhu (obecně se odkazuje

·· ··»« • · · * · · ♦ · · · ·« ·· jako na plošnou hmotnost) v rozsahu kolem 160 až 320 gramů na čtvereční metr (g/sq.m) . Například v případě, že se použije jedna vrstva tkaniny pro kotouče, které mají rozsah tlouštky kolem 1/16 až 1/4 palce (kolem 2 až 6 mm) , může se použít tkanina, která má střední (230 až 250 g/sq.m) až těžkou (320 až 500 g/sq.m) plošnou hmotnost. V případě, že se použijí dvě nebo více vrstev 3_6, 36' , může mít jedna nebo obě lehkou váhu (kolem 160 g/sq.m).

Následující ilustrativní příklady jsou určené k tomu, aby demonstrovaly některé aspekty stávajícího vynálezu. Je třeba chápat, že tyto příklady nemají být konstruovány jako omezující.

Příklad 1

V tomto Příkladu jsou porovnávány dva kotouče co do brusného výkonu. První kotouč (B) je kotouč podle známého stavu techniky o průměru 11,4 cm (4,5 inch) se středovým montážním otvorem použitý typickým způsobem podle stavu techniky. Druhý kotouč (A) je identický s kotoučem (B) , avšak je modifikovaný podle vynálezu odstraněním rovných segmentů z obvodu, aby se vytvořil kotouč, jaký je ukázaný na obr. 8a výkresů. Tento kotouč je zhotovený z drti 50 brusného zrna taveného oxidu hlinitého pojeného uvnitř fenolické pryskyřice a z integrální výztužné vrstvy skelné tkaniny.

Tyto kotouče jsou vyhodnocené za použití brusu Okuma ID/OD použitého s axiálním posuvem, takže obrobek byl spíše vystaven čelní ploše kotouče než okraji.

Použitý obrobek je měkká ocel 1018 ve formě dutého válce s vnějším průměrem 12,7 cm (5 inch) a s vnitřním průměrem 11,4 cm (4,5 inch) . Koncový povrch je vystavený brusnému kotouči. Brusné kotouče pracují při 10.000 otáčkách za minutu a používá se rychlost přísuvu 0,5 mm/min. Obrobek se otáčí kolem 12 otáčkami za minutu. Nepoužívá se žádné chladivo a obrobek je vystředěný na té části kotouče, kde * · 49 44

44 4444 44 4

4 4443 444

444 44 444 4 4

4 444» 44·· »«· 444 44 44 44 44

- 20 jsou u provedení podle vynálezu umístěné pozorovací mezery. Tyto kotouče se váží před a po zkoušení.

Aby se stanovil referenční bod, obrobek se uvede do styku s kotoučem, dokud axiální síla nedosáhne 0,22 kg (1 libra). Broušení pak pokračuje z tohoto referenčního bodu dokud axiální síla nedosáhne 1,98 kg (9 liber), což se bere tak, že to odpovídá konci užitečné životnosti kotouče. Čas broušení mezi referenčním bodem a koncovým bodem se tak považuje za užitečnou životnost kotouče.

Výsledku jsou graficky představeny na obrázcích 11 až 14. Z obr. 11 tak může být vidět, že pro kotouč A s modifikovaným trojúhelníkovým tvarem se objevuje rychlý vzestup na normálnou sílu 9 liber, která je považována za koncový bod, protože v tomto bodě nastává malý úběr kovu, protože už je odstraněná nebo silně opotřebovaná většina brusné drti. Tento kotouč vydrží asi dvakrát tak dlouho než druhý kotouč. To je protiintuitivní, protože je odstraněna větší část brusného povrchu.

Na obr. 12 je výkon vydávaný každým z kotoučů vynesený jako funkce času. To ukazuje tentýž charakter jako obr. 11, kdy kotouč A vydává v době, kdy kotouče skutečně brousí, značně menší výkon. Kotouč A tak vyžaduje menší sílu a vydávámenší výkon.

Na obr. 13 je pro tyto kotouče vynesená změna koeficientu tření v čase. Nejnižší koeficient se pozoruje u kotouče A.

Obr. 14 porovnává množství kovu odříznutého kotouči v čase. To ukazuje, že kotouč A odbrousí asi dvakrát tak více materiálu než kotouč B.

Očekává se tak, že příkladné kotouče podle vynálezu odbrousí alespoň to, co kotouče podle stavu techniky, zatímco poskytnou výhodu, že je možné vidět oblast, která se brousí, když broušení postupuje spíše mezi brusnými zdvihy. To je pozorováno, i když je velikost brusného povrchu

- 21 ·· • •4 • ·· ·4 ··· ·· « · · · 4 · • · · ·» « » · • * · · · · · · t • ···· 4 · · ··· ·· ·· ·· ·· ·· ·· zmenšená vytvořením pozorovacích mezer. Tato výhoda navíc poskytuje zlepšené vidění povrchu obrobku právě u okraje brusného kotouče, přičemž odbrušuje více kovu při nižším odběru energie a po dlouhou dobu. Toto je jak protiintuitivní, tak i vysoce výhodné.

Příklad 2

Příklady kotoučů Typu 27 byly vyrobeny v podstatě tak, jak je ukázáno na obrázcích 22, 23 a 24, t.j. s kruhovými, radiálně podlouhlými dírami respektive šikmo podlouhlými dírami. Tyto šikmé díry byly vytvořeny s poměrem stran (délka k šířce) kolem 2:1 v příčné rovině, t.j. podélný rozměr těchto podlouhlých děr byl asi dvakrát tak velký jako rozměr k němu v příčné rovině kolmý. Kotouče podle obr. 22 vykazovaly výraznou pevnost kolem 80 procent běžného kontrolního hřídele bez děr, zatímco kotouč podle obr. 23 vykazovaly výraznou pevnost 87 procent kontrolního hřídele. Kotouč s šikmo orientovanými dírami podle obr. 24 vykazoval ještě větší výraznou pevnost 95 procent pevnosti kontrolního kotouče. Výrazná pevnost byla měřena za použití běžných zkušebních technických podmínek ANSI pro nejvyšší středové zatížení od napětí z boční síly, jak je popsáno v patentu US č. 5,913,994, což je zde zcela zahrnuto odkazem. Stručně popsáno, zahrnoval test výrazné pevnosti běžný prstenec na test kruhové pevnosti, při kterém byl kotouč namontován na běžné středové přírubě a okraj kotouče byl podepřen kroužkem. Na přírubu bylo aplikováno axiální zatížení s mírou zatížení 0,05 inch/minutu při použití běžného zkušebního stroje. Toto zatížení bylo aplikováno na kotoučovou přírubu od nulového zatížení až do katastrofálního poškození kotouče (např. prasknutí kotuče).

Příklad 3

Byly zhotoveny vzorky pro přídavný test jako kotouče

hybridního Typu 27/28, jak je v podstatě ukázáno na obrázcích 1, 3, 22 a 25 (tvořících teoretické válce) o průměru 5 inch (12,7 cm) . Každý z kotoučů také zahrnoval vrstvu 36 skelné tkaniny, tak jak je ukázáno na obr. 18, která má nepovlečenou plošnou hmotnost v rozsahu kolem 230 až 250 g/m². Bylo zhotoveno devět variant kotouče (varianty 1 až 9) o tloušťce 1/8 inch (3 mm) a se středovou dírou 7/8 inch (2,2 cm). Tyto varianty kotoučů byly zkoušeny na ohebnost a pevnost prasknutí. Výsledky těchto zkoušek jsou ukázané na obr. 26 a v tabulce 1 dále.

V těchto příkladech byla varianta 1 kotouče zhotovena v podstatě tak, jak je ukázáno na obr. 22, se třemi stejnoměrně odsazených děr 2222 o průměru 3/4 inch (1,9 cm) uspořádaných ne blíže než kolem 3/8 inch (0,9 cm) od okraje kotouče. Varianta 2 kotouče byla v podstatě podobná variantě 1 kotouče, s dírami kolem 2/8 inch (0,9 cm) . Varianta 3 kotouče byla v podstatě podobná variantě 1 kotouče, přičemž měla šest stejně odsazených děr 2222. Varianta 4 kotouče byla v podstatě podobná variantě 1 kotouče, přičemž měla místo děr drážky 112, jak je ukázáno na obr. 1. Tyto drážky 112 sahaly asi 7/8 inch (2,2 cm) radiálně dovnitř od okraje a měly šířku kolem 3/8 inch (0,95 cm) . Varianta 5 kotouče byla v podstatě podobná variantě 4 kotouče, přičemž měla drážky 112 o šířce kolem 3/4 inch (1,9 cm) . Varianta 6 kotouče byla v podstatě podobná variantě 5 kotouče, přičemž měla šest drážek 112 rozmístěných ve stejné vzdálenosti od sebe. Varianta 7 kotouče byla v podstatě podobná variantě 1 kotouče (včetně tří děr), přičemž měla zoubkovaný resp. vnitý okraj, jak je vytvořený mezerami 312 ukázanými na obr.

3. Varianta 8 kotouče byl běžný kotouč podle stavu techniky podobný v podstatě variantě 1 kotouče bez děr 2222. Varianta 9 kotouče byla v podstatě podobná variantě 2 kotouče, přičemž měla 8 děr rozmístěných podle jednotlivých soustředných kroužků, jak je ukázáno na obr. 25 a jak je • · popsáno v přihlášce '478, na kterou se odkazuje výše. Od každé varianty 1 až 9 byly vyrobeny a zkoušeny tři kotouče.

Flexibilita každého z těchto kotoučů byla měřena, jak bylo popsáno v přihlášce '478 zmíněné výše, namontováním brusného kotouče na přírubu o poloměru 15 mm a stanovením flexibility jako elastické deformace (v milimetrech) v axiálním směru projevené, když se aplikuje axiální zatížení 20 N nějakým snímačem (který má dotykový hrot o poloměru 5 mm) ve 47 mm od středu brusného kotouče s kotoučem ve statickém stavu. (Deformace byla podobně měřena v radiálním místě 47 mm od středu kotouče.) Objem každého kotouče se získal dělením váhy kotouče měrnou hmotností materiálu kotouče (2,54 g/cm³) . Objem a flexibilita každé varianty 1 až 9 kotouče jsou zde ukázané v tabulce 1 níže.

Tabulka 1 vychýlení

	Wt(g)	Avs. Wt	Std.dev	Wheel Volume	Sld.dev.	Deflecllon [Meas.]	Std.dev
1	86 90.9 89.7	88.9	2.6	35.0	1.0	2.67	0.4
2	91.1 88.9 93.3	91.1	2.2	35.0	0.9	3.67	0.3
3	79.6 79.9 78.6	79.3	0.7	31.2	0.3	4.50	0.7
4	82.1 04.8 81.2	82.7	1.9	32.6	0.7	3.50	0.7
5	84.5 87.5 88	86.7	1.9	34.1	0.7	2.94	0.5
6	68.5 64 66.3	66.3	2.3	26.1	0.9	6.94	0.8
7	77.4 79.4 79.4	78.7	1.2	31.0	0.5	4.11	0.3
β	97.4 91.6 93.7	94.2	2.9	37.1	1.2	3.22	0.2
9	86 69.3 . 89.7	69	0.9	35.0	0.3	3.78	0.6

Tyto výsledky testu naznačují, že provedení stávajícího vynálezu se může výhodně co do velikosti dimenzovat a tvarovat tak, aby kombinovaný objem děr a/nebo mezer (t.j. dutin) jako procentuální podíl celkového objemu kotouče zůstával pod přibližně 25 procenty a výhodněji v rozsahu kolem 3 až 20 procent. (Pro výhodnost se zde může na tento objem nebo objemové procento odkazovat jako na objem dutin nebo respektive procento objemu dutin.)

Každá z variant testovaných kotoučů, kromě varianty 6, vykazuje procentuální podíl objemu dutin přibližně pod 25 procenty. Varianta 6 kotouče vykazovala procentuální obsah objemu dutin, který sahal asi od 25 do 34 procent. Procento objemu dutin bylo získáno odečtením objemu každého kotouče z variant 1 až 7 a 9 od celkového objemu každého kotouče, vydělením výsledku celkovým objemem každého kotouče a násobením 100. Celkový objem každého kotouče je objem kotouče bez jakýchkoli dutin, t.j. objem teoretického válce definovaného každým kotoučem během jeho otáčení. Pro výhodnost byl objem varianty 8 běžného kotouče (varianta bez jakýchkoli dutin) použit jako celkový objem při výpočtu objemu dutin.

Udržení procentuálního podílu objemu dutin pod přibližně 25 procenty napomáhá s výhodou udržet flexibilitu kotouče přibližně kolem 5 mm nebo méně, aby se ulehčily čelní brusné operace. Specifická provedení stávajícího vynálezu vykazují flexibilitu s rozsahem kolem 1 až 5 mm, zatímco další provedení vykazují flexibilitu v rozsahu kolem 2 až 5 mm, jak je naznačeno výše uvedenými výsledky testu.

Dva kotouče od každé varianty kotouče byly také zkoušeny destrukčně jejich vystavením rostoucím rychlostem otáčení (rpm) do poškození kotouče. Tyto výsledky zkoušky jsou ukázané na obr. 26.

Toto zkoušení s výhodou naznačilo, že všechny z variant kotoučů vykázaly destrukční rychlost alespoň kolem 21.000 • · · · · · • ·· ··· ·· * · otáček za minutu nebo kolem 27.500 povrchových stop za minutu sfpm (140 povrchových metrů za sekundu SMPS) . SFPM i SMPS jsou dány následujícími rovnicemi (1) a (2):

(1) SFPM = .262 x průměr kotouče v inch x r.p.m (2) SMPS = SFPM/196,85 .

Tento aspekt výhodně dovoluje, aby se provedení vynálezu zhotovená jako kotouče hybridního Typy 27/28 o průměru 5 inch provozovaly na ručních bruskách, které typicky pracují při maximální rychlosti 16.000 otáček za minutu.

Tyto výsledky testů také naznačují (např. varianta 3 ve srovnání s variantami 4 a 7) , že může být výhodné, mít alespoň některé z objemu dutin umístěné relativně těsně u obvodu kotoučů, například zajištěných použitím alespoň některých mezer nebo zářezů. Toho může být také dosaženo umístěním nějakých děr ve shora zmíněném rozmezí radiálních poloh (t.j. uvnitř oblasti mezi 60 procenty teoretického poloměru válce a alespoň kolem 2 mm od okraje kotouče.

Předcházející popis je primárně určený pro účely ilustrace. Ačkoliv byl vynález ukázán a popsán s ohledem na svá exemplární provedení, je třeba aby ti, kdo jsou znalí stavu techniky, chápali, že se v tomto rámci může provést to předchozí i různé další změny, vynechání a přidání k jejich formě i jednotlivostem, aniž došlo k odchýlení od podstaty i rozsahu vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1, Brusný kotouč provozní otáčení kolem své osy pro odstraňování materiálu z obrobku, kde uvedený brusný kotouč zahrnuje:

montážní díru, matrici obsahující brusné zrno obvod, který definuje v průběhu provozního otáčení teoretický válec, alespoň jednu dutinu sahající axiálně skrze matrici, vyznačující se tím, že během provozního otáčení definuje dutina teoretické okno, jímž může být obrobek pozorován, a kotouč má jako odezvu na aplikovanou axiální zátěž 20 N flexibilitu v axiálním směru v rozsahu kolem 1 až 5 mm.
2. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že flexibilita je v rozsahu kolem 2 až 5 mm.
3. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že dále zahrnuje objem dutin méně než kolem 25 procent objemu teoretického válce.
4. Brusný kotouč podle nároku 3, vyznačuj ící se t í m, že objem dutin je v rozsahu kolem 3 až 20 procent.
5. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že dutina zahrnuje alespoň jednu volnou mezeru sahající radiálně dovnitř od okraje teoretického válce.
6. Brusný kotouč podle nároku 5, vyznačující se t í m, že dutina zahrnuje alespoň jednu pozorovací díru.
7. Brusný kotouč podle nároku 6, vyznačuj ící se t í m, že pozorovací díra je uspořádaná uvnitř oblasti definované alespoň kolem 60 procent poloměru teoretického válce a alespoň kolem 2 mm od okraje kotouče.
8. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že zahrnuje hlavu uspořádanou integrálně uvnitř zmíněné matrice obsahující zrno.
9. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že zmíněná matrice obsahující brusné zrno je organický pojivový materiál.
10. Brusný kotouč podle nároku 9, vyznačující se t i m, že zmíněná matrice obsahující brusné zrno je anorganický pojivový materiál.
11. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že zmíněná matrice obsahující brusné zrno zahrnuje integrální vyztužení.
12. Brusný kotouč podle nároku 11, vyznačující se t i m, že zmíněné vyztužení zahrnuje vlákenný materiál rozptýlený uvnitř uvedené matrice obsahující brusné zrno.
13. Brusný kotouč podle nároku 11, vyznačující se t í m, že vlákenný materiál zahrnuje vrstvu tkaniny.
14. Brusný kotouč podle nároku 13, vyznačující se t i m, že vlákenný materiál sestává z několika vrstev tkaniny.

·* ·· ······ • · · · · · • ·♦ · · ♦
15. Brusný kotouč podle nároku 13, vyznačuj ící se t í m, že dále zahrnuje hlavu připevněnou k vrstvě tkaniny.
16. Brusný kotouč podle nároku 13, vyznačující se t í m, že se vrstva tkaniny táhne i přes dutinu.
17. Brusný kotouč podle nároku 13, vyznačuj ící se t i m, že uvedená vrstva tkaniny zahrnuje vrstvu skelných vláken, která má plošnou hmotnost v rozsahu kolem 160 až 500 gramů na čtvereční metr.
18. Brusný kotouč podle nároku 11, vyznačující se t í m, že uvedené vyztužení zahrnuje podpěrnou desku.
19. Brusný kotouč podle nároku 5, vyznačující se t í m, že uvedená mezera je symetrická.
20. Brusný kotouč podle nároku 19, vyznačuj ící se t í m, že uvedená mezera má tvar U.
21. Brusný kotouč podle nároku 19, vyznačuj ící se t í m, že uvedená mezera je půlkruhová.
22. Brusný kotouč podle nároku 5, vyznačující se t í m, že uvedená mezera je nesymetrická.
23. Brusný kotouč podle nároku 22, vyznačující se t í m, že uvedená mezera zahrnuje zadní hranu uspořádanou pod menším úhlem relativně vůči nejbližší tečně zmíněného teoretického kruhu než je úhel náběhové hrany řečené mezery.

- 29 • ·
24. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že zmíněná dutina je relativně vůči axiálnímu směru skloněná.
25. Brusný kotouč podle nároku 24, vyznačuj ící se t í m, že náběhová hrana uvedené dutiny je uspořádaná pod ostrým úhlem relativně vůči sousedící části nosné plochy uvedené matrice obsahující brusné zrno.
26. Brusný kotouč podle nároku 24, vyznačuj ící se t í m, že zadní hrana uvedené dutiny je uspořádaná pod tupým úhlem relativně vůči sousedící části nosné plochy.
27. Brusný kotouč podle nároku 5, vyznačuj ící se t í m, že zmíněná mezera zahrnuje segment uvedeného teoretického kruhu.
28. Brusný kotouč podle nároku 27, vyznačující se t í m, že segment je v podstatě zakřivený podle jednoho svého okraje jinak, než je zakřivení teoretického válce.
29. Brusný kotouč podle nároku 27, vyznačující se t í m, že segment je v podstatě podle jednoho svého okraje přímý.
30. Brusný kotouč podle nároku 29, vyznačující se t í m, že jeden okraj uvedeného segmentu je definovaný tětivou zmíněného teoretického kruhu.
31. Brusný kotouč podle nároku 5, vyznačující se t í m, že dále zahrnuje několik mezer uspořádaných v odstupu od sebe podél okraje teoretického válce.

* · ♦ * · · ·· ···· ·♦ · · · · · · · · φ * * · · · · ··· * · · · · · 9 9 9 9

999 999 99 99 99 99

- 30
32. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že zmíněná matrice obsahující brusné zrno má ploché brusné čelo.
33. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že dutina zahrnuje alespoň jednu pozorovací díru procházející skrze něj.
34. Brusný kotouč podle nároku 33, vyznačuj ící se t í m, že uvedená díra má kruhový příčný řez.
35. Brusný kotouč podle nároku 33, vyznačuj ící se t í m, že uvedená díra je relativně vůči axiálnímu směru skloněná.
36. Brusný kotouč podle nároku 33, vyznačující se t í m, že dále zahrnuje několik děr uspořádaných ve vzájemném odstupu kolem uvedeného kotouče.
37. Brusný kotouč podle nároku 33, vyznačuj ící se t í m, že zmíněná díra je uspořádaná uvnitř oblasti definované alespoň 60 procenty poloměru teoretického válce a alespoň kolem 2 mm od okraje kotouče.
38. Brusný kotouč podle nároku 33, vyznačuj ící se t í m, že uvedená díra je podlouhlá v příčném průřezu, přičemž uvedená díra má podélnou osu.
39. Brusný kotouč podle nároku 38, vyznačuj ící se t í m, že uvedená podélná osa leží podél poloměru uvedeného kotouče.

·· · · > · • · · • * · φ φ · • · φ φφ ··
40. Brusný kotouč podle nároku 38, vyznačuj ící tím, že uvedená podélná osa je uspořádaná šikmo relativně vůči poloměru uvedeného kotouče.
41. Brusný kotouč podle nároku 40, vyznačuj ící se t í m, že uvedená podélná osa je uspořádaná pod úhlem kolem 45 stupňů relativně k poloměru uvedeného kotouče.
42. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačující se t í m, že je zhotovený jako kotouč vybraný ze skupiny sestávající z kotoučů Typu 27, Typu 27A, Typu 28, hybridního Typu 27/28 a Typu 29.
43. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že má rychlost roztržení alespoň kolem 27.500 povrchových stop za minutu (140 povrchových metrů za sekundu).
44. Způsob zhotovení brusného kotouče, který je provozně otočný kolem své osy, aby odstraňoval materiál z oborbku, přičemž uvedený způsob sestává z:

a. vytvoření matrice obsahující brusné zrno,

b. vytvarování matrice do kotouče,

c. vytvarování alespoň jedné dutiny táhnoucí se axiálně přes matrici, přičemž během provozního otáčení definuje tato dutina teoretické okno, jímž může být obrobek pozorován,

d. vytvoření kotouče jako monolitu a

e. kalibrování, tvarování a vytvoření kotouče tak, aby měl flexibilitu jako odezvu na aplikované axiální zatížení 20 N v rozsahu kolem 1 až 5 mm v axiálním směru.
45. Brusný kotouč pro provozní otáčení na odstraňování materiálu z obrobku, kde řečený brusný kotouč zahrnuje:

- 32 ** 00 • 0 0 0

0 0 00

0 · 0 · 0« 00 montážní díru, matrici obsahující brusné zrno, obvod, který během provozní rotace definuje teoretický válec, několik dutin táhnoucích se axiálně skrze matrici, vyznačující se tím, že během provozní rotace dutiny definují teoretické okno, kterým může být obrobek pozorován, a těchto několik dutin zahrnuje alespoň jednu pozorovací díru a alespoň jednu volnou mezeru táhnoucí se radiálně dovnitř od okraje teoretického válce a tento kotouč je v podstatě monolitický.
46. Brusný kotouč podle nároku 45, vyznačuj ící se t i m, že kotouč má flexibilitu v rozsahu kolem 1 až 5 mm v axiálním směru jako odezvu na aplikované axiální zatížení 20 N.
47. Brusný kotouč podle nároku 45, vyznačuj ící se t i m, že flexibilita je v rozsahu kolem 2 až 5 mm.
48. Brusný kotouč podle nároku 45, vyznačuj ící se t i m, že dále zahrnuje objem dutin méně než asi 25 procent objemu teoretického válce.
49. Brusný kotouč podle nároku 48, vyznačuj ící se t i m, že objem dutin je v rozsahu asi 3 až 20 procent.
50. Brusný kotouč podle nároku 1, vyznačující se t i m, že teoretický válec má tlouštku v axiálním směru, která je menší nebo rovná asi 18 procentům jeho poloměru.