RU2008189C1

RU2008189C1 - Abrasive cutting disk and method for its manufacturing

Info

Publication number: RU2008189C1
Authority: RU
Inventors: И.А. Савичев; А.А. Лохов; А.Ю. Богачев
Original assignee: Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: grinding tools. SUBSTANCE: disk is a body-disk with radial slots-cuts which is made from a material with specific strength no less than 10 km at 600-650 C. The radial cuttings forming projections have cutting members formed on both sides of the disk body. Cutting members are also formed on the peripheral part of the projections and are circumferentially staggered on the body and extend above the disk body surface alternately on one and the other surface. A square blank which side is equal to the diameter of the manufactured disk is made from a material with strength no less than 10 km at 600-650 C. The blank thickness is equal to the disk body thickness. A mounting hole is cut, the blank is fastened to a table of a program controlled laser machine. L-shaped slots which peripheral tips are equal to the projection width are cut on one side of the disk. Part of the slot made along the radius of the disk - a cut is equal to its height. EFFECT: improved structure. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к производству абразивных кругов, в частности к производству отрезных кругов, и может найти применение в машиностроении и других областях народного хозяйства, например, для отрезки стеклоуглепластиков и органопластиков при изготовлении аппаратуры волновой связи (при изготовлении рефлекторов, зеркал). The invention relates to the production of abrasive wheels, in particular to the production of cutting wheels, and can find application in mechanical engineering and other areas of the national economy, for example, for cutting fiberglass and organoplastics in the manufacture of wave communication equipment (in the manufacture of reflectors, mirrors).

Известны алмазные отрезные круги по ГОСТ 10110-87 (СТ СЭВ 5906-87), состоящие из корпуса с закрепленным на нем методом порошковой металлургии алмазоносным слоем. Known diamond cutting wheels according to GOST 10110-87 (ST SEV 5906-87), consisting of a body with a diamond-bearing layer fixed to it by powder metallurgy.

Известны также корпусные отрезные круги, у которых на корпусе инструмента имеется наружное режущее алмазоносное лезвие на никелевой связке толщиной до 26 мкм и высотой 0,25-1,3 мм (Шуваев Г. В. , Сорокин В. К. , Зимицкий Ю. Н. Резка неметаллических материалов алмазными кругами, М. : Машиностроение, 1989, с. 12). Also known are body cutting wheels in which the tool body has an external cutting diamond-bearing blade on a nickel bond up to 26 μm thick and 0.25-1.3 mm high (Shuvaev G.V., Sorokin V.K., Zimitsky Yu.N Cutting non-metallic materials with diamond wheels, M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 12).

Недостатком известных кругов при обработке углестеклопластиков является интенсивный износ кромок круга, принимающих округлую форму в процессе обработки, вследствие абразивного воздействия разрезаемого материала на связку. В результате происходит ее истирание и преждевременное выпадение алмазных зерен, что ведет к снижению качества и производительности. A disadvantage of the known circles in the processing of carbon fiber reinforced plastics is the intensive wear of the edges of the circle, taking a rounded shape during processing, due to the abrasive effect of the material being cut on the binder. As a result, its abrasion and premature loss of diamond grains occur, which leads to a decrease in quality and productivity.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является отрезной круг, состоящий из корпуса в виде тонкого диска с наружной режущей кромкой, имеющей прерывистую рабочую поверхность, у которого ширина пропила незначительна по сравнению с остальными размерами. The closest in technical essence to the invention is a cutting wheel, consisting of a housing in the form of a thin disk with an external cutting edge having an intermittent working surface, in which the cut width is small compared to other dimensions.

Такой отрезной круг сокращает энергоемкость процесса резания по отношению к известным кругам. Such a cutting wheel reduces the energy consumption of the cutting process in relation to known circles.

Однако, конструктивное исполнение отрезного круга при резке высокопрочных композиционных полимерных материалов не обеспечивает размеростабильности ширины реза до 1 мм вследствие заклинивания его в процессе резки. В результате возникает потеря жесткости и искажение формы круга. However, the design of the cutting wheel when cutting high-strength composite polymer materials does not provide dimensional stability of the cut width up to 1 mm due to jamming during the cutting process. As a result, there is a loss of stiffness and distortion of the shape of the circle.

Предлагаемый отрезной круг позволяет сохранить размеростабильность при ширине реза до 1 мм, способствует снижению теплонапряженности за счет исключения заклинивания его в процессе резки высокопрочных композиционных материалов. Отличается высокой прочностью и простотой изготовления. The proposed cutting wheel allows you to save dimensional stability with a cutting width of up to 1 mm, helps to reduce heat stress due to the exclusion of jamming during cutting of high-strength composite materials. It features high strength and ease of manufacture.

Это достигается тем, что в абразивном отрезном круге, выполненном в виде металлического корпуса с расположенными на периферии и в зоне пазов режущими участками, корпус круга выполнен из материала с удельной прочностью при температуре 600-650^оС, равной не менее 10 км, при этом режущие участки выполнены из нитридов или оксидов материала корпуса.This is achieved in that the abrasive cutting wheel, designed as a metallic housing with disposed on the periphery and in the area of the slots cutting portions, the housing circle made of a material having a specific resistance at a temperature of 600-650 ^{° C,} of at least 10 km, wherein the cutting sections are made of nitrides or oxides of the body material.

Выполнение корпуса круга из материала с удельной прочностью при температуре 600-650^оС не менее 10 км позволяет при резке лазером получать абразивосодержащие режущие элементы из оксидов или нитридов, которые обеспечивают разрезку углестеклопластиков.Running wheel housing of a material having a specific resistance at a temperature of ^about 600-650 C for at least 10 km enables the cutting laser receive abrasive cutting elements from oxides or nitrides that provide cutting of uglestekloplastikov.

При удельной прочности менее 10 км происходит деформация корпуса отрезного круга, что приводит к нарушению прямолинейности реза. With a specific strength of less than 10 km, the cutting wheel body is deformed, which leads to a violation of the straightness of the cut.

Известны способы изготовления абразивно-алмазных инструментов: закрепление алмазных зерен в матрице электрохимическим осаждением металла и порошковой металлургии. Электрохимическим способом получают корпусные отрезные круги, у которых на корпусе инструмента имеется наружное режущее алмазоносное лезвие. Выпускают также бесконусные алмазные отрезные круги на никелевых смазках, выполненные гальванопластикой в форме диска толщиной до 30-40 мм с центральным отверстием (Шуваев Г. В. , Сорокин В. К. , Зимицкий Ю. Н. Резка неметаллических материалов алмазными кругами. М. : Машиностроение, 1989, с. 12). Known methods for the manufacture of abrasive diamond tools: fixing diamond grains in a matrix by electrochemical deposition of metal and powder metallurgy. By the electrochemical method, case cutting wheels are obtained, in which there is an external diamond cutting blade on the tool body. Non-conical diamond cutting discs with nickel greases are also produced, made by electroforming in the form of a disk up to 30-40 mm thick with a central hole (Shuvaev G.V., Sorokin V.K., Zimitsky Yu.N. Cutting non-metallic materials with diamond wheels. M. : Engineering, 1989, p. 12).

У отрезных кругов, изготовленных этими способами, механизм изнашивания происходит на макро- и микроуровнях. Макроизнос заключается в искажении формы круга. Макроизнос круга происходит за счет истирания связки и вырыва отдельных зерен алмазов с поверхности круга. Так как наполнителями в высокопрочных полимерных материалах являются весьма твердые материалы, что превосходит твердость связки, связка вокруг зерна интенсивно истирается и происходит выпадение зерна. Также в процессе прессования алмазоносного слоя образуются трещины, что ведет к разрушению режущего инструмента. In cutting wheels made by these methods, the wear mechanism occurs at the macro and micro levels. Macro wear is the distortion of the shape of a circle. Macro wear of the circle occurs due to abrasion of the ligament and tearing of individual diamond grains from the surface of the circle. Since the fillers in high-strength polymeric materials are very hard materials, which exceeds the hardness of the binder, the binder around the grain is intensively abraded and the grain falls out. Also in the process of pressing the diamond layer, cracks form, which leads to the destruction of the cutting tool.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления абразивного отрезного круга, при котором из металлической заготовки формообразуют дисковый корпус и выполняют в нем сквозные пазы с примыкающими к ним режущими участками. Closest to the invention is a method of manufacturing an abrasive cutting wheel, in which a disk body is formed from a metal billet and through holes are made in it with cutting sections adjacent to them.

Этот способ позволяет уменьшить энергоемкость процесса резания, уменьшает расход материала по сравнению с известными способами изготовления. Однако данный способ изготовления не исключает возможность "заклинивания" инструмента в упругом материале при резке высокопрочных композиционных материалов с шириной реза до 1 мм, что приводит к повышению теплонапряженности круга, искажению его геометрических размеров и снижению стойкости. This method allows to reduce the energy intensity of the cutting process, reduces the consumption of material in comparison with known manufacturing methods. However, this manufacturing method does not exclude the possibility of "jamming" the tool in an elastic material when cutting high-strength composite materials with a cut width of up to 1 mm, which leads to an increase in the heat stress of the circle, a distortion of its geometric dimensions and a decrease in resistance.

Предлагаемый способ изготовления отрезного круга позволяет сохранить размеростабильность круга за счет снижения теплонапряженности и исключения "заклинивания", повысить его стойкость. The proposed method of manufacturing a cutting wheel allows you to save the dimensional stability of the wheel by reducing heat stress and eliminating "jamming", to increase its resistance.

Это достигается тем, что в способе изготовления абразивного отрезного круга, при котором из металлической заготовки формообразуют дисковый корпус и выполняют в нем сквозные пазы с примыкающими к ним режущими участками, формообразование корпуса и вырезку пазов в нем осуществляют путем резки материала корпуса высококонцентрированным источником излучения, при этом сначала пазы вырезают со стороны одного торца, а затем - со стороны второго торца, причем пазы со стороны второго торца прорезают на промежутках между уже образованными пазами. This is achieved by the fact that in the method of manufacturing an abrasive cutting wheel, in which a disk body is formed from a metal billet and through holes are made in it with adjacent cutting sections, the body is formed and grooves are cut in it by cutting the material of the body with a highly concentrated radiation source, when this first, the grooves are cut from the side of one end, and then from the side of the second end, and the grooves from the side of the second end are cut at the gaps between the already formed grooves.

На фиг. 1 изображен отрезной круг, общий вид; на фиг. 2 - выступы с режущими элементами; на фиг. 3 - схема изготовления отрезного круга с одного торца; на фиг. 4 - схема прорезки паза; на фиг. 5 - схема прорезки паза после его поворота на 180^о; на фиг. 6 - паз, образующий выступ с режущими элементами.In FIG. 1 shows a cutting wheel, a general view; in FIG. 2 - protrusions with cutting elements; in FIG. 3 is a diagram of the manufacture of a cutting wheel from one end; in FIG. 4 is a diagram of slotting a groove; in FIG. 5 is a diagram of slotting a groove after it is rotated 180 ^° ; in FIG. 6 - a groove forming a protrusion with cutting elements.

Отрезной круг выполнен в виде дискового металлического корпуса 1 с расположенными по его периферии пазами 2. Корпус выполнен из материала с высокой жесткостью, удельная прочность которого при 600-650^оС не менее 10 км. Радиальные пазы 2, образующие выступы 3, снабжены режущими участками 4, сформированными с обоих торцов корпуса круга. На периферийной части выступов сформированы такие же режущие участки 5, расположенные по окружности корпуса в шахматном порядке, выступающие за поверхность корпуса то с одного, то с другого торца. Выполнены режущие участки 4 и 5 из оксидов или нитридов материала корпуса, образовавшихся в результате резки лазером.Cutting disc is formed as a disc with a metal housing 1 disposed along its periphery grooved housing 2 is formed with the high stiffness of a material whose specific strength at 600-650 ^{° C} for at least 10 km. The radial grooves 2 forming the protrusions 3 are provided with cutting sections 4 formed from both ends of the circle body. On the peripheral part of the protrusions the same cutting sections 5 are formed, arranged around the circumference of the body in a checkerboard pattern, protruding beyond the surface of the body from one end or the other. The cutting sections 4 and 5 are made of oxides or nitrides of the body material formed as a result of laser cutting.

Изготавливают отрезной круг следующим образом. Из материала с высокой жесткостью, удельная прочность которого при температуре 600-650^оС не менее 10 км, вырезают заготовку, сторона которой равна диаметру изготавливаемого круга. Толщина заготовки равняется толщине корпуса круга. Вырезают посадочное отверстие, заготовку закрепляют на столе лазерного станка с программным управлением. Затем с одного торца вырезают Г-образные пазы 6, вершины которых, выполненные по окружности, равны ширине выступа 3, а часть паза, выполненного по радиусу , - прорезь 2, равна его высоте. При этом вырезают участки по окружности, равные длине хорды двух выступов 3, чередуя их с невырезанными. При этом в процессе резки в зоне оплавления образуются заколочная структура α -фазы и окислы, например, титана, нитрид титана, твердость которых находится в пределах 10000-16000 МПа, а с обратной стороны каждого реза образуется пористая хлопьевидная масса аналогичного химического состава, "приваренная" по краям кромок реза, которая образует режущие участки 4 и 5.Make a cutting wheel as follows. Of a material with high stiffness, whose specific strength at a temperature ^of 600-650 C for at least 10 km, the workpiece is cut, the side of which is equal to the diameter of the manufactured wheel. The thickness of the workpiece is equal to the thickness of the circle body. Cut the landing hole, the workpiece is fixed on the table of the laser machine tool with software control. Then, L-shaped grooves 6 are cut from one end, the vertices of which, made along the circumference, are equal to the width of the protrusion 3, and part of the groove made along the radius, slot 2, is equal to its height. In this case, sections of the circumference are cut equal to the length of the chord of two protrusions 3, alternating them with uncut. At the same time, in the process of cutting in the reflow zone, a pin-type structure of α-phases and oxides, for example, titanium, titanium nitride are formed, the hardness of which is in the range of 10000-16000 MPa, and a porous flocculent mass of the same chemical composition is formed on the reverse side of each cut, "along the edges of the edges of the cut, which forms the cutting sections 4 and 5.

По окончании вырезки участков с одного торца корпуса отрезного круга заготовку переворачивают на лазерном станке на 180^о и прорезают Г-образные пазы 6 на непрорезанных участках, окончательно формируя выступы 3 и режущие участки 4 и 5. Хлопьевидная масса радиальных и круговых пазов располагается с обеих сторон пазов 2 и периферийной части выступов 3, имеет шероховатую поверхность и работает как режущие элементы совместно с выступами 3.Upon completion of cutting sections from one end of the body of the cutting circle of the workpiece is inverted in the laser machine 180 ^{of the} cut and the L-shaped slots 6 Uncut portions, finally forming the protrusions 3 and 4 and the cutting portions 5. flocculent mass radial and circular grooves located on both sides grooves 2 and the peripheral part of the protrusions 3, has a rough surface and works as cutting elements in conjunction with the protrusions 3.

Такое расположение режущих участков 4 и 5 исключает непосредственный контакт боковых поверхностей корпуса отрезного круга с кромками реза материала детали. В результате, исключается "заклинивание" круга, снижается теплонадежность, увеличивается износостойкость инструмента. This arrangement of the cutting sections 4 and 5 eliminates direct contact of the side surfaces of the cutting wheel body with the cutting edges of the material of the part. As a result, the “jamming” of the circle is eliminated, the heat reliability decreases, and the tool wear resistance increases.

Из заготовки листового титанового сплава ОТ-4 110х110 мм вырезался отрезной круг диаметром 110 мм, в котором Г-образные пазы шириной 0,3-0,4 мм, вершины которых, выполненные по окружности, образовали выступы 0,3-0,4 мм, длина выступа 6 мм. Режущие участки, образованные из хлопьевидного грата, выступают с обоих торцов корпуса круга на 0,1-0,2 мм. A cut-off wheel with a diameter of 110 mm was cut out of the blank of a sheet of titanium alloy OT-4 110 × 110 mm, in which L-shaped grooves 0.3-0.4 mm wide, the vertices of which, made around the circumference, formed protrusions 0.3-0.4 mm , protrusion length 6 mm. The cutting sections formed from flaky burr protrude from both ends of the circle body by 0.1-0.2 mm.

Абразивный инструмент работает следующим образом. Отрезному кругу сообщают вращательное движение, а обрабатываемому изделию, выполненному из углестеклопластиков, подачу на круг. Режущей частью инструмента изделия (прочность 8000-16000 МПа) вырезается прямоугольная канавка, соответствующая профилю корпуса круга. При этом торец круга (выступы 3) с режущими участками 4 несут основную нагрузку на разрушение обрабатываемого материала, а боковые режущие участки 5 формируют боковые поверхности реза. (56) Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. Под ред. Бакуля В. Н. М. : Машиностроение, 1975, с. 146, рис. 50. Abrasive tool works as follows. The cutting wheel is informed of the rotational movement, and the workpiece made of carbon fiber reinforced plastic is fed to the wheel. The cutting part of the product tool (strength 8000-16000 MPa) cuts a rectangular groove corresponding to the profile of the circle body. In this case, the end face of the circle (protrusions 3) with cutting sections 4 bear the main load on the destruction of the processed material, and the side cutting sections 5 form the side surfaces of the cut. (56) Basics of design and manufacturing technology of abrasive and diamond tools. Ed. Bakulya V.N.M.: Mechanical Engineering, 1975, p. 146, fig. fifty.

Claims

1. An abrasive cutting wheel made in the form of a disk metal case with grooves located on its periphery and with cutting sections located on the periphery and in the groove zone, characterized in that the wheel body is made of material with a specific strength at 600 - 650 ^o C not less 10 km, while the cutting sections are made of nitrides or oxides of the material of the body.

2. A method of manufacturing an abrasive cutting wheel, in which a disk body is formed from a metal blank and through holes are made in it with cutting sections adjacent to them, characterized in that the body is shaped and grooves are cut in it by cutting the material of the body with a highly concentrated radiation source, this first, the grooves are cut from the side of the first end, and then from the side of the second end, and the grooves from the side of the second end are cut in the gaps between the already formed grooves.