PL209014B1 - Narzędzie ścierne składane z chłodzeniem odśrodkowym i element tego narzędzia - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie ścierne składane z chłodzeniem odśrodkowym i element tego narzędzia. Takie narzędzie przeznaczone jest przede wszystkim do jednoprzejściowego szlifowania powierzchni walcowych wewnętrznych, które utrudniają doprowadzenie chłodziwa w strefę szlifowania.

Znane są ściernice z korpusem metalowym, mającym centryczną wnękę na płyn chłodzący, oraz promieniowe otwory w metalowym korpusie, łączące wnękę z powierzchnią zewnętrzną na obwodzie korpusu, na którym pomiędzy wylotami otworów znajdują się osełki ścierne z ziarna CBN i SG. Chłodziwo przepływa do powierzchni skrawania pod działaniem sił odśrodkowych. Takie ściernice znalazły zastosowanie przy szlifowaniu głębokim, które wymaga doprowadzania cieczy chłodząco-smarującej do miejsca styku ściernicy z powierzchnią obrabianą.

Inna znana ściernica ma metalowy korpus, na obwodzie którego znajduje się warstwa z materiału ściernego ze spoiwem ceramicznym o strukturze wielkoporowej, przy czym metalowy korpus ma wewnątrz kanały, do których przedostaje się ciecz chłodząca, tłoczona siłą odśrodkową do zewnętrznej warstwy ściernej, przez której pory ciecz wypływa na zewnątrz. Grubość warstwy ściernej jest ograniczona, tak aby przez pory tej warstwy mógł przenikać płyn chłodzący. Takie narzędzia stosowane są do obróbki wewnętrznej powierzchni rur, korpusów itp., gdy nie ma możliwości dostarczenia cieczy z zewnątrz.

Jest to rozwiązanie, które obecnie nie znajduje zastosowania w przemyśle, gdyż niejednorodne rozprowadzenie cieczy chłodząco-smarującej w całej objętości ściernicy powoduje niewyrównoważenie ściernicy. Prowadzi to do niestabilności procesu szlifowania, uniemożliwia osiągnięcie dokładnej jakości powierzchni, a także wpływa na nieekonomiczność obróbki.

Znana jest z polskiego zgłoszenia patentowego P. 357504 ściernica obwodowa, wykonana w cał o ś ci z jednolitego materiał u ś ciernego, a jej istota polega na tym, ż e ma wewnę trzne regularnie rozmieszczone promieniowe otwory, korzystnie o małej średnicy, biegnące od powierzchni otworu mocującego do powierzchni zewnętrznej.

Podczas obróbki tą ściernicą, ciecz chłodząco-smarująca podawana jest do strefy obróbki przez kanał w uchwycie mocującym ściernicy i dalej przez promieniowe otwory wewnątrz ściernicy. Ciecz dostaje się bezpośrednio do strefy obróbki i chłodzi ściernicę również od wewnątrz. Trudność w wykonaniu ściernicy polega na jej uformowaniu, ponieważ jej wewnętrznych promieniowych otworów nie można wykonać przez wiercenie, ani żadnym innym sposobem obróbki mechanicznej. Wykonanie promieniowych otworów wewnątrz bryły narzędzia, w fazie formowania ściernicy, jest kosztowne i nie zawsze opłacalne ze względów ekonomicznych.

Znana jest również z polskiego zgłoszenia patentowego P. 376432 spojona ściernica, stosowana w procesie jednoprzejściowego szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych. Narzędzie wzdłuż swojej osi obrotu ma co najmniej dwie sąsiadujące i połączone ze sobą warstwy o zróżnicowanej budowie strukturalnej, trwale połączone ze sobą w procesie wytwarzania, tworzące osobne strefy narzędzia do szlifowania wydajnościowego i wykańczającego.

Warstwy narzędzia mają różne charakterystyki strukturalne, pierwsza odpowiednia do szlifowania wydajnościowego, a ostatnia - wygładzającego. W jednym narzędziu, w wyniku zróżnicowanej makrogeometrii i budowy strukturalnej tworzących go warstw, połączono możliwość intensywnego skrawania i wygładzania obrabianej powierzchni z naddatkami dochodzącymi do 0,2 mm i gładkości powierzchni Ra < 0,4 μm.

Korzystna cecha narzędzia według wynalazku polega na tym, że strefa narzędzia do szlifowania wydajnościowego ma od strony czoła atakującego stożkowy nakrój o kącie χ. Nakrój ten nie musi odpowiadać szerokości warstwy ściernicy, przeznaczonej do obróbki zgrubnej i zwykle jest nieco mniejszy.

Stosowanie ściernic o budowie warstwowej wykonywanych jako jednolite narzędzia spojone nie pozwala na ingerencję w budowę takiego narzędzia po jego wykonaniu. Na przykład, gdy konieczne jest uzyskanie powierzchni o mniejszej chropowatości, należałoby zwiększyć szerokość strefy szlifowania wykończeniowego lub zastosować w niej ziarna innego rodzaju albo wielkości. Wiąże się to z koniecznością wykonania nowej ściernicy.

Wykonywanie ściernicy spojonej niesie ze sobą ograniczenia dotyczące możliwości łączenia wspólnym spoiwem warstw wykonanych z diametralnie różnych rodzajów ziaren ściernych np. regularnego azotku boru CBN i elektrokorundu szlachetnego 99A, czy ziaren znacznie różniących się wielPL 209 014 B1 kością. Nie możliwe jest również różnicowanie struktury czy twardości poszczególnych warstw ponieważ wiązane są one tym samym spoiwem.

Narzędzie ścierne według wynalazku ma trzpień z osiowym otworem i połączonymi z nim promieniowymi otworami, umożliwiającymi przepływ płynu chłodzącego ze środka narzędzia na zewnątrz, przy czym na trzpieniu tym osadzone są obok siebie co najmniej dwie ściernice o różnej charakterystyce, przedzielone przekładkami o mniejszej średnicy, zaopatrzonymi na czole w rowkowe wgłębienia, korzystnie promieniowe, umożliwiające przepływ chłodziwa z otworów w trzpieniu do strefy chłodzenia na obwodzie ściernic.

W korzystnej postaci narzę dzia ś ciernego, czynna powierzchnia pierwszej ś ciernicy przeznaczonej do szlifowania zgrubnego, ma kształt stożkowy.

Element narzędzia ściernego według wynalazku ma postać płaskiej przekładki z materiału podatnego, korzystnie okrągłej, która na co najmniej jednej powierzchni czołowej ma równomiernie rozmieszczone rowkowe wgłębienia, korzystnie promieniowe, biegnące od krawędzi centrycznego otworu do jej krawędzi zewnętrznej.

Przekładki, umieszczone pomiędzy kolejnymi warstwami narzędzia, kompensują naprężenia na styku ściernic, a zaopatrzone w promieniowe wgłębienia, tworzą promieniowe kanały doprowadzające płyn chłodzący do strefy obróbki. Przekładki te mają mniejszą średnicą zewnętrzną, aby nie ingerowały w proces szlifowania.

Takie składane warstwowe narzędzie ścierne z chłodzeniem odśrodkowym, umożliwia zestawienie ściernic elementarnych, w zależności od zadania obróbkowego, żądanej wydajności ubytkowej, czy jakości warstwy wierzchniej przedmiotu obrobionego.

Wynalazek przedstawiono w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 pokazuje widok montażowy narzędzia ściernego, fig. 2 - przekrój poprzeczny narzędzia, fig. 3 - widok podłużny, fig. 4 - przekrój osiowy, a fig. 5 do fig. 10 pokazują różne warianty ukształtowania rowkowych wgłębień na elemencie narzędzia.

Narzędzie ścierne ma wydrążony trzpień 1 z promieniowymi otworami 2 do przepływu chłodziwa. Na części trzpienia 1 z tymi otworami 2 osadzone są ściernice 3 i 6, przedzielone elementem w postaci przekładki 4 o mniejszej średnicy. Wszystkie elementy zamocowane są w całość za pomocą nakrętki 7.

Elementy pokazane na rysunkach fig. 5-10 są przekładkami 4 wykonanymi z podatnego materiału. Przekładki 4 mają rowkowe promieniowe wgłębienia, wykonane na jednym czole, albo naprzemiennie po obu stronach. W kolejnych wariantach przekładki 4 mają wgłębienia pochylone w stosunku do promienia, rozszerzające się albo zaokrąglone.

Opisywane rozwiązanie umożliwia dostosowanie budowy ściernicy składanej do realizowanego zadania obróbkowego. Zarówno pierwsza warstwa narzędzia realizująca szlifowanie zgrubne jak i kolejna wykonująca szlifowanie wykończeniowe mogą być dowolnie zestawiane w zależności od żądanej wydajności ubytkowej czy jakości powierzchni szlifowanej. Jedynym ograniczeniem jest zachowanie jednakowych średnic wewnętrznych i zewnętrznych elementów składowych. Ściernice mogą różnić się wszystkimi parametrami charakterystyki ściernicy takimi jak rodzaj i wielkość ziaren, rodzaj spoiwa, twardość, otwartość struktury, itd. Również wysokość poszczególnych elementów składowych narzędzia może być dopasowana do konkretnego zadania obróbkowego. Opisywane rozwiązanie umożliwia także zestawianie ze sobą, w razie potrzeby, więcej niż dwóch warstw, dodanie np. trzeciej ściernicy, jako obszaru przejściowego pomiędzy gruboziarnistą strefą szlifowania zgrubnego, a drobnoziarnistą ściernicą, realizującą szlifowanie wykończeniowe i wyiskrzanie.

Opisywane rozwiązanie pozwala na doprowadzenie cieczy chłodząco-smarującej przez trzpień od wewnątrz narzędzia, bezpośrednio w strefę obróbki. Chłodzenie wewnętrzne jest dużo bardziej skuteczną i jednocześnie oszczędną metodą chłodzenia, niż tradycyjne chłodzenie zalewowe, w którym niewielka część podawanej cieczy trafia w strefę kontaktu narzędzia z materiałem obrabianym, napotykając na swej drodze dodatkową przeszkodę w postaci poduszki powietrznej, tworzącej się wokół ściernicy wirującej z dużą prędkością obrotową.

Takie rozwiązanie wpływa na poprawę warunków realizacji, bardzo wymagających wobec ściernicy, procesów jednoprzejściowego szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych. W efekcie prowadzi do wzrostu wydajności ubytkowej oraz poprawy jakości warstwy wierzchniej szlifowanych przedmiotów.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Narzędzie ścierne składane z chłodzeniem odśrodkowym, mające wydrążony trzpień z promieniowymi otworami, umożliwiającymi przepływ płynu chłodzącego ze środka narzędzia na zewnątrz, znamienne tym, że na trzpieniu (1) osadzone są obok siebie co najmniej dwie ściernice (3 i 6) o różnej charakterystyce, przedzielone elementami w postaci przekładek (4) o mniejszej średnicy, które mają na czole rowkowe wgłębienia (5), korzystnie promieniowe, umożliwiające przepływ chłodziwa z otworów (2) w trzpieniu (1) do strefy chłodzenia na obwodzie ściernic (3 i 6).

2. Narzędzie ścierne według zastrz. 1, znamienne tym, że czynna powierzchnia ściernicy (6), przeznaczonej do szlifowania zgrubnego, ma kształt stożkowy.

3. Element narzędzia ściernego, znamienny tym, że ma postać płaskiej przekładki (4) z materiału podatnego, korzystnie okrągłej, która na co najmniej jednej powierzchni czołowej ma równomiernie rozmieszczone rowkowe wgłębienia (5), korzystnie promieniowe, biegnące od krawędzi centrycznego otworu do jej krawędzi zewnętrznej.