RU2160661C2

RU2160661C2 - Abrasive wheel (variants)

Info

Publication number: RU2160661C2
Application number: RU96118951A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; Н.И. Веткасов
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2000-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: abrasive wheel is used for grinding of workpieces of different materials. Abrasive segments positioned in recesses of wheel body are provided with radial recesses of trapezoidal form in radial direction and in cross-section. Recesses are filled with solid lubricant. Segments are installed in body proceeding from condition of arrangement of recesses on adjacent segments from different ends of abrasive wheel. Axial through channels of trapezoidal form filled with solid lubricant may be made in segments instead of radial recesses. Channels are positioned on concentric circumferences coaxial with cylindrical surface of segment. During rotation of wheel, due to heat emission in machining zone, thin layer of lubricant is applied on surface being machined, thereby ensuring effective lubrication and reduced thermal stress of process. EFFECT: enhanced stability of wheel. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов резанием с применением абразивных кругов и смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), и может быть использовано на операциях шлифования заготовок из различных материалов. The invention relates to mechanical engineering, namely to the processing of metals by cutting using abrasive wheels and cutting lubricants (SOTS), and can be used in grinding operations of workpieces from various materials.

Известен сборный абразивный круг (см. В.Г.Гусев. А.с. 749649. Опубл. 23.07.80. Б.И. N 27), выполненный в виде корпуса, несущего абразивные сегменты. Для повышения стойкости такого круга в зону обработки подают смазочно-охлаждающую жидкость(СОЖ). Known prefabricated abrasive wheel (see V.G. Gusev. A.S. 749649. Publ. 23.07.80. B. I. N 27), made in the form of a housing that carries abrasive segments. To increase the durability of such a circle, a cutting fluid (coolant) is supplied to the treatment zone.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного сборного абразивного круга относится то, что вследствие прерывистости рабочей поверхности сборного абразивного круга затруднено проникновение СОЖ в зону шлифования, что не позволяет обеспечить эффективное ее смазочное действие. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known prefabricated abrasive wheel include the fact that due to the discontinuity of the working surface of the prefabricated abrasive wheel, the penetration of the coolant into the grinding zone is difficult, which does not allow for its effective lubricating action.

Известен сборный абразивный круг (см. В.Г.Гусев. А.с. 772836. Опубл. 23.10.80. Б.И. N 39), состоящий из абразивных элементов, установленных в пазах корпуса, имеющего приемную полость, отверстия и щели для подвода СОЖ. СОЖ подается в зону обработки через щели, выполненные в корпусе круга, и через поры абразивных сегментов. Known prefabricated abrasive wheel (see V.G. Gusev. A.S. 772836. Publ. 23.10.80. B.I. N 39), consisting of abrasive elements installed in the grooves of the housing having a receiving cavity, holes and slots for coolant supply. Coolant is supplied to the treatment zone through slots made in the circle body and through the pores of the abrasive segments.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного абразивного круга, относится снижение эффективности смазочного действия СОЖ по мере заполнения пор абразивных сегментов частицами механических примесей, неизбежно остающихся в СОЖ после ее очистки. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known abrasive wheel include a decrease in the lubricating effect of the coolant as the pores of the abrasive segments are filled with particles of mechanical impurities that inevitably remain in the coolant after cleaning.

Наиболее близким абразивным кругом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа сборный абразивный круг (см. В.Г.Гусев. А.с. 779058. Опубл. 15.11.80. Б.И. N 42), выполненный в виде корпуса с пазами в форме ласточкина хвоста, в которые установлены абразивные сегменты, опорные элементы и прокладки. The closest abrasive wheel of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features is a prefabricated abrasive wheel selected as a prototype (see V.G. Gusev. A.S. 779058. Publ. 15.11.80. B.I. N 42), made in the form of a body with grooves in the form of a dovetail, in which abrasive segments, supporting elements and gaskets are installed.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного сборного абразивного круга, принятого за прототип относится: а) шлифование сборными кругами выполняют с применением СОЖ. Однако, так как сборный прерывистый абразивный круг генерирует мощные торцовые и окружные воздушные потоки, препятствующие попаданию СОЖ в зону обработки и на рабочую поверхность круга, эффективность и степень использования СОЖ невелики; б) в силу указанных выше причин не обеспечивается необходимое смазочное действие в зоне контакта абразивных сегментов с заготовкой. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the well-known precast abrasive wheel adopted as a prototype include: a) grinding by prefabricated wheels is performed using coolant. However, since the assembled intermittent abrasive wheel generates powerful end and circumferential air flows that prevent coolant from entering the treatment area and the working surface of the wheel, the efficiency and degree of use of the coolant are small; b) due to the above reasons, the necessary lubricating action is not provided in the contact zone of the abrasive segments with the workpiece.

Сущность изобретения заключается в следующем. Резкое повышение в последнее время стоимости абразивных кругов сделало особенно актуальной проблему уменьшения их расхода. Одним из путей решения этой проблемы является применение сборных абразивных кругов. В свою очередь расход таких кругов можно уменьшить за счет усиления действия применяемых СОТС в результате усовершенствования конструкции сборных кругов. The invention consists in the following. The recent sharp increase in the cost of abrasive wheels has made the problem of reducing their consumption particularly urgent. One way to solve this problem is to use prefabricated abrasive wheels. In turn, the consumption of such circles can be reduced by enhancing the effect of the applied SOTS as a result of the improvement of the design of prefabricated circles.

Технический результат - повышение стойкости сборного абразивного круга. EFFECT: increased durability of a combined abrasive wheel.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном сборном абразивном круге, выполненном в виде корпуса с пазами в виде ласточкина хвоста, в которые установлены абразивные сегменты, опорные элементы и прокладки, особенность заключается в том, что на одном из торцов каждого сегмента выполнены пазы, имеющие в радиальном направлении и в поперечном сечении форму равнобочной трапеции, причем в радиальном направлении основание трапеции расположено со стороны основания сегмента, в поперечном сечении - со стороны торца сегмента, глубина пазов на (0,5 - 1) мм превышает половину высоты сегмента (по образующей круга), пазы заполнены твердой смазкой в процессе изготовления абразивных сегментов, абразивные сегменты установлены в пазы корпуса так, что пазы на торцах соседних сегментов расположены с разных торцов абразивного круга. Вместо пазов в сегментах могут быть выполнены сквозные осевые каналы, имеющие в поперечном сечении форму равнобочной трапеции и расположенные на концентрических окружностях, соосных с образующей рабочей поверхности сегмента, причем разница радиусов соседних окружностей не превышает высоты каналов, которые заполнены твердой смазкой в процессе изготовления сегментов. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known prefabricated abrasive wheel, made in the form of a body with grooves in the form of a dovetail, in which the abrasive segments, supporting elements and gaskets are installed, the feature is that at one of the ends of each segment grooves are made having in the radial direction and in the cross section the shape of an isosceles trapezoid, and in the radial direction the base of the trapezoid is located on the side of the base of the segment, in cross section and - from the end face of the segment, the depth of the grooves is (0.5 - 1) mm greater than half the height of the segment (along the generatrix of the circle), the grooves are filled with solid lubricant during the manufacturing of abrasive segments, the abrasive segments are installed in the grooves of the housing so that the grooves on the ends adjacent segments are located at different ends of the abrasive wheel. Instead of grooves in the segments, through axial channels can be made having a cross-sectional shape of an isosceles trapezoid and located on concentric circles coaxial with the generatrix of the working surface of the segment, and the difference in the radii of adjacent circles does not exceed the height of the channels that are filled with solid lubricant during the manufacturing of the segments.

Наличие пазов, выполненных на торцах абразивных сегментов, заполненных твердой смазкой в процессе их изготовления и имеющих в радиальном направлении и в поперечном сечении форму равнобочной трапеции, позволяет существенно усилить смазочное действие СОТС в зоне контакта круга с заготовкой за счет гарантированного проникновения смазки в зону контакта. В результате этого значительно снижается теплонапряженность шлифования, уменьшается износ (расход) абразивного круга и повышается его стойкость. Установка абразивных сегментов в пазы корпуса так, что пазы на торцах соседних сегментов расположены с разных торцов абразивного круга, позволяет обеспечить равномерное смазочное действие по всей высоте сегмента, не снижая значительно его механическую прочность. Трапецеидальная форма пазов в радиальном направлении препятствует выпадению твердой смазки под действием центробежной силы при вращении круга и позволяет использовать в качестве твердой смазки составы, "бруски" которых имеют относительно невысокую прочность. Благодаря тому, что в поперечном сечении пазы имеют форму равнобочной трапеции, облегчается операция прессования при изготовлении абразивных сегментов с пазами. Аналогичный результат будет достигнут, если вместо радиальных пазов в абразивных сегментах будут выполнены сквозные осевые каналы, имеющие в поперечном сечении форму равнобочной трапеции и заполненные твердой смазкой в процессе изготовления сегментов. Наличие сквозных осевых каналов позволяет обеспечить равномерное смазочное действие по всей высоте сегментов. Трапецеидальная форма каналов препятствует выпадению твердой смазки при вращении круга. Наличие нескольких каналов, расположенных на концентрических соседних окружностях, разница радиусов которых не превышает высоты канала, позволяет обеспечить эффективное смазочное действие в зоне контакта круга с заготовкой при условии обеспечения необходимой прочности абразивных сегментов. The presence of grooves made at the ends of the abrasive segments filled with solid lubricant during their manufacture and having the shape of an equal-sided trapezoid in the radial direction and in the cross section, significantly enhances the lubricating effect of COTS in the contact zone of the circle with the workpiece due to the guaranteed penetration of lubricant into the contact zone. As a result of this, the heat stress of grinding is significantly reduced, the wear (consumption) of the abrasive wheel is reduced, and its durability is increased. The installation of abrasive segments in the grooves of the housing so that the grooves on the ends of adjacent segments are located at different ends of the abrasive wheel, allows for uniform lubricating action over the entire height of the segment, without significantly reducing its mechanical strength. The trapezoidal shape of the grooves in the radial direction prevents the solid lubricant from falling out under the action of centrifugal force during rotation of the circle and allows the use of compositions whose "bars" have a relatively low strength. Due to the fact that in the cross section the grooves are in the form of an isosceles trapezoid, the pressing operation in the manufacture of abrasive segments with grooves is facilitated. A similar result will be achieved if instead of radial grooves in the abrasive segments, through axial channels are made having a cross-sectional shape of an isosceles trapezoid and filled with solid lubricant during the manufacturing of the segments. The presence of through axial channels allows for uniform lubricating action over the entire height of the segments. The trapezoidal shape of the channels prevents the loss of solid lubricant during the rotation of the circle. The presence of several channels located on concentric adjacent circles, the difference of the radii of which does not exceed the height of the channel, allows for effective lubricating action in the zone of contact of the circle with the workpiece, provided that the necessary strength of the abrasive segments is ensured.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, made it possible to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства. Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата. В частности, заявляемым изобретением не предусматриваются следующие преобразования: дополнение известного средства какой-либо частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения; замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.); увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий; выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала; создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними; описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant. In particular, the claimed invention does not provide for the following transformations: the addition of a known product to any part (s) attached to it (by) according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such an addition is established; the replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result in respect of which the effect of such a replacement is established; the exclusion of any part (element, action) of the product with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of mass, dimensions, material consumption, increased reliability, reduced process time, etc.); an increase in the number of elements of the same type, actions to enhance the technical result, due to the presence in the tool of just such elements, actions; the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material; the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the relationships between them; the described invention is not based on a change in a quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known, and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертеже представлено: на фиг. 1 изображен разрез абразивного круга; на фиг. 2 изображен чертеж общего вида абразивного круга (вид слева на фиг. 1); на фиг. 3 изображен чертеж вида Б; на фиг. 4 изображен чертеж разреза А -А (вариант конструктивного выполнения осевых каналов в сегментах абразивного круга). The drawing shows: in FIG. 1 shows a section of an abrasive wheel; in FIG. 2 shows a drawing of a General view of the abrasive wheel (left view in Fig. 1); in FIG. 3 shows a drawing of type B; in FIG. 4 shows a drawing of section A-A (a variant of the structural execution of the axial channels in the segments of the abrasive wheel).

Заявляемое изобретение содержит корпус 1 с пазами в форме ласточкина хвоста, в которые установлены абразивные сегменты 2, опорные элементы 3 и прокладки 7. С обоих торцов конструкция закрыта крышками 5 и 6. В абразивных сегментах 2 выполнены радиальные пазы, заполненные твердой смазкой 4 в процессе изготовления сегментов. Сегменты 2 установлены в пазы корпуса так, что пазы на соседних торцах абразивных сегментов расположены с разных торцов абразивного круга (фиг. 1, 2). Пазы имеют форму равнобочной трапеции в радиальном направлении (фиг. 2) и в поперечном сечении (фиг. 3). Длина паза l меньше высоты сегмента L (фиг. 2), что исключает возможность существенного снижения механической прочности сегмента. Глубина паза h на 0,5 - 1 мм больше половины высоты сегмента H (фиг. 1). На фиг. 4 (разрез А - А) представлен вариант конструктивного исполнения абразивного сегмента 2 с двумя осевыми сквозными каналами трапецеидальной формы, заполненными твердой смазкой 4 в процессе изготовления сегмента. Осевые каналы расположены на концентрических окружностях, соосных с образующей цилиндрической рабочей поверхности сегмента. Разница радиусов соседних окружностей не превышает высоты канала. The claimed invention contains a housing 1 with grooves in the form of a dovetail, in which abrasive segments 2, supporting elements 3 and gaskets 7 are installed. At both ends, the structure is closed by covers 5 and 6. In the abrasive segments 2 there are made radial grooves filled with solid lubricant 4 in the process manufacturing segments. Segments 2 are installed in the grooves of the housing so that the grooves on the adjacent ends of the abrasive segments are located at different ends of the abrasive wheel (Fig. 1, 2). The grooves have the shape of an isosceles trapezoid in the radial direction (Fig. 2) and in cross section (Fig. 3). The length of the groove l is less than the height of the segment L (Fig. 2), which eliminates the possibility of a significant reduction in the mechanical strength of the segment. The depth of the groove h is 0.5 - 1 mm greater than half the height of the segment H (Fig. 1). In FIG. 4 (section A - A), an embodiment of the abrasive segment 2 with two axial through channels of a trapezoidal shape filled with solid lubricant 4 during the manufacturing of the segment is presented. Axial channels are located on concentric circles coaxial with the generatrix of the cylindrical working surface of the segment. The difference in the radii of adjacent circles does not exceed the height of the channel.

Абразивный круг работает следующим образом. В процессе шлифования абразивные сегменты 2 совместно с опорным элементом 3 вследствие ударного импульса при входе в контакт с обрабатываемой поверхностью заготовки смещается по радиусу в направлении оси круга на несколько микрометров, в результате чего происходит равномерное распределение припуска между всеми абразивными сегментами. Под воздействием интенсивного тепловыделения в зоне обработки часть твердой смазки 4, непосредственно прилегающая к рабочей поверхности сегмента 2, переходит в жидкое агрегатное состояние и наносится при вращении круга тонким слоем на обрабатываемую поверхность заготовки, а также пропитывает объемы сегмента, расположенные в непосредственной близости от паза (канала). В результате этого смазка равномерно распределяется по зоне контакта, обеспечивая эффективное смазочное действие и снижение трения абразивных зерен по материалу обрабатываемой заготовки, уменьшается теплонапряженность процесса шлифования и интенсивность износа абразивных сегментов, повышается стойкость круга. The abrasive wheel works as follows. During grinding, the abrasive segments 2 together with the support element 3 due to the shock pulse upon contact with the workpiece surface are shifted along the radius in the direction of the axis of the circle by several micrometers, resulting in a uniform distribution of the allowance between all abrasive segments. Under the influence of intense heat in the treatment zone, the part of the solid lubricant 4 immediately adjacent to the working surface of segment 2 passes into the liquid aggregate state and is applied when the circle is rotated with a thin layer on the workpiece surface to be treated, and also impregnates the volumes of the segment located in the immediate vicinity of the groove ( channel). As a result of this, the lubricant is evenly distributed over the contact zone, providing an effective lubricating effect and reducing friction of abrasive grains over the material of the workpiece, the heat stress of the grinding process and the wear rate of the abrasive segments are reduced, and the wheel resistance is increased.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении на операциях шлифования заготовок из различных материалов;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена взаимосвязь его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in industry, namely in mechanical engineering in the grinding operations of workpieces from various materials;
- for the claimed invention in the form described in the independent clauses of the claims, the interconnection of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "Промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "Industrial applicability".

Claims

1. An abrasive wheel made in the form of a body with grooves in the form of a dovetail, in which abrasive segments, support elements and elastic gaskets are installed, characterized in that grooves are made at one of the ends of each segment, having a shape in the radial direction and in the cross section equal trapezoid, and in the radial direction the base of the trapezoid is located on the side of the base of the segment, in cross section on the side of the end of the segment, the depth of the groove is 0.5 - 1 mm greater than half the height of the segment, the grooves are filled with Doi lubricant in the manufacture of the abrasive segments, the abrasive segments are installed in the housing grooves so that the grooves on the ends of adjacent segments are arranged at different ends of the abrasive wheel.

2. An abrasive wheel made in the form of a body with grooves in the form of a dovetail, in which abrasive segments, supporting elements and elastic gaskets are installed, characterized in that through the axial channels are made in the abrasive segments, having a cross-sectional shape of an isosceles trapezoid and located on concentric circles, coaxial with the generatrix of the working cylindrical surface of the segment, and the difference in the radii of adjacent circles does not exceed the height of the channel, the channels are filled with solid lubricant in the manufacture of seg entov.