RU2369474C1 - Method of producing grinding tool with oriented grains - Google Patents
Method of producing grinding tool with oriented grains Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369474C1 RU2369474C1 RU2008105086/02A RU2008105086A RU2369474C1 RU 2369474 C1 RU2369474 C1 RU 2369474C1 RU 2008105086/02 A RU2008105086/02 A RU 2008105086/02A RU 2008105086 A RU2008105086 A RU 2008105086A RU 2369474 C1 RU2369474 C1 RU 2369474C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grinding
- mold
- grains
- electrodes
- abrasive mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к области машиностроения, а именно к способам изготовления твердотельных шлифовальных инструментов - шлифовальных кругов, головок, сегментов, брусков, и может быть использовано в инструментальном производстве.The claimed technical solution relates to the field of engineering, and in particular to methods of manufacturing solid-state grinding tools - grinding wheels, heads, segments, bars, and can be used in tool production.
Известен способ изготовления шлифовальных инструментов, который включает приготовление абразивной смеси, т.е. смешивание шлифовальных зерен с увлажнителями, связующими и наполнителями, протирку полученной смеси через сито, укладку смеси в пресс-форму, формование (прессование) шлифовального инструмента, извлечение его из пресс-формы, а также последующую термическую обработку (Тырков В.Н. Абразивные материалы и инструменты. Каталог. - М.: ВНИИТЭМР, 1986, с.145-157). Недостатком известного способа является то, что в получаемом шлифовальном инструменте шлифовальные зерна имеют хаотичную пространственную ориентацию. В то же время каждое шлифовальное зерно, находящееся в теле инструмента, является режущим элементом, геометрия микроклина которого непосредственно влияет на эффективность процесса шлифования. Геометрия шлифовального зерна определяется, в том числе, его ориентацией в теле инструмента. Вследствие этого в известном способе не полностью используются свойства шлифовальных зерен, что не позволяет получать шлифовальные инструменты с максимально высокими эксплуатационными характеристиками.A known method of manufacturing grinding tools, which includes the preparation of an abrasive mixture, i.e. mixing grinding grains with moisturizers, binders and fillers, wiping the resulting mixture through a sieve, laying the mixture in a mold, molding (pressing) the grinding tool, removing it from the mold, and subsequent heat treatment (Tyrkov V.N. Abrasive materials and tools. Catalog. - M.: VNIITEMR, 1986, p.145-157). The disadvantage of this method is that in the resulting grinding tool grinding grains have a random spatial orientation. At the same time, each grinding grain located in the tool body is a cutting element, the microcline geometry of which directly affects the efficiency of the grinding process. The geometry of the grinding grain is determined, inter alia, by its orientation in the tool body. Because of this, in the known method the properties of grinding grains are not fully used, which does not allow to obtain grinding tools with the highest possible performance characteristics.
Известен способ изготовления шлифовальных кругов, который включает приготовление абразивной смеси, т.е. смешивание шлифовальных зерен с увлажнителями, связующими и наполнителями, протирку полученной смеси через сито, укладку смеси, а также армирующих стеклосеток (стеклоткани) в пресс-форму, укладку у посадочного отверстия круга металлической втулки, формование шлифовального круга, извлечение его из пресс-формы и последующую термическую обработку (Тырков В.Н. Абразивные материалы и инструменты. Каталог. - М: ВНИИТЭМР, 1986, с.157.; Ковальчук Ю.М. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. - М: Машиностроение, 1984, с.132). Недостатком известного способа является то, что в получаемых шлифовальных кругах шлифовальные зерна имеют хаотичную пространственную ориентацию.A known method of manufacturing grinding wheels, which includes the preparation of an abrasive mixture, i.e. mixing grinding grains with moisturizers, binders and fillers, wiping the resulting mixture through a sieve, laying the mixture, as well as reinforcing fiberglass meshes (fiberglass) in the mold, laying a circle of a metal sleeve at the bore hole, molding the grinding wheel, removing it from the mold and subsequent heat treatment (Tyrkov VN Abrasive materials and tools. Catalog. - M: VNIITEMR, 1986, p.157 .; Kovalchuk Yu.M. Design fundamentals and manufacturing technology of abrasive and diamond tools. - M: Machine-building Ie, 1984, p. 132). The disadvantage of this method is that in the resulting grinding wheels, the grinding grains have a random spatial orientation.
Известен способ изготовления шлифовальных инструментов с ориентированными зернами, при котором абразивную массу, включающую металлизированные шлифовальные зерна, укладывают в пресс-форму, после чего ориентируют зерна воздействием электромагнитного поля в сочетании с ультразвуковыми колебаниями и производят прессование (авторское свидетельство СССР №582957, МПК B24D 3/00; опубл. 05.12.77, бюл. №45). Недостатком известного способа является то, что для его реализации необходимо предварительно производить металлизацию шлифовальных зерен, что требует дополнительных затрат времени и увеличивает стоимость изготовления инструмента. Кроме того, шлифовальные инструменты, включающие металлизированные зерна, имеют ряд недостатков. Так, при работе шлифовальных инструментов из металлизированных зерен наблюдается более активное, чем при работе шлифовальных инструментов из неметаллизированных зерен, появление эффекта «засаливания», т.е. покрытия его рабочей поверхности пленкой обрабатываемого материала. В результате повышается температура в зоне резания, появляются прижоги и возникает необходимость дополнительной правки инструмента для удаления «засаленного» слоя, что ограничивает использование шлифовальных инструментов, изготовленных согласно данному известному способу, для обработки металлов. При работе шлифовальными инструментами из металлизированных зерен в сочетании с применением охлаждающих жидкостей обработка металлических заготовок также не всегда может быть осуществлена, поскольку металлическое покрытие зерен, имея химическое сродство с обрабатываемым материалом, вступает с ним в химическое и механическое взаимодействие, что ухудшает качество обрабатываемых поверхностей, вызывая адгезию частиц покрытия зерен на обрабатываемой поверхности и вырыв частиц металла с поверхности заготовки. Такие дефекты являются недопустимыми при чистовом шлифовании.A known method of manufacturing grinding tools with oriented grains, in which an abrasive mass, including metallized grinding grains, is placed in a mold, and then the grains are oriented by the action of an electromagnetic field in combination with ultrasonic vibrations and pressed (USSR author's certificate No. 582957, IPC
Известен способ изготовления шлифовальных инструментов с ориентированными зернами, при котором обычные неметаллизированные шлифовальные зерна, предварительно покрытые пленкой клея, помещают в корпус, заполненный ферромагнитной жидкостью, накладывают электромагнитное поле, под действием которого зерна ориентируются и перемещаются к периферии корпуса, связываются между собой посредством клеевого покрытия, клей полимеризуется, образуя шлифовальный круг, после чего корпус разбирают и ферромагнитную жидкость удаляют (авторское свидетельство СССР №1495100, МПК B24D 5/00; опубл. 23.07.89, бюл. №27). Недостатком известного способа является то, что данным способом возможно изготавливать только пористые шлифовальные инструменты. Причина этого состоит в том, что в процессе изготовления на месте удаленной ферромагнитной жидкости образуются поры, объемная доля которых в инструменте не может быть изменена, поскольку в способе отсутствует операция прессования. Недостатком способа также является необходимость применения специального клея, способного полимеризоваться в присутствии ферромагнитной жидкости, при этом с целью обеспечения производительности процесс полимеризации клея должен осуществляться в короткий промежуток времени. Соответственно, данным известным способом невозможно изготовить шлифовальные инструменты, применяя наиболее распространенные типы связок, такие как керамическая и бакелитовая, поскольку отвердение последних происходит в результате термообработки, продолжительность которой составляет от нескольких часов до нескольких суток при температуре, достигающей несколько сотен градусов. Таким образом, данный известный способ является технически сложным, требует применения специального клея и ферромагнитной жидкости, а номенклатура инструментов, изготавливаемых указанным способом, ограничена пористыми шлифовальными инструментами, в качестве связующего в которых может использоваться только специальный клей.A known method of manufacturing grinding tools with oriented grains, in which conventional non-metallic grinding grains, previously coated with a glue film, are placed in a housing filled with ferromagnetic fluid, an electromagnetic field is applied, under the influence of which the grains are oriented and moved to the periphery of the housing, are bonded to each other by adhesive coating , the glue polymerizes, forming a grinding wheel, after which the case is disassembled and the ferromagnetic fluid is removed (copyright certificate Government of the USSR No. 1495100, IPC
Известен способ изготовления шлифовальных инструментов с ориентированными зернами, который включает приготовление абразивной смеси, укладку полученной смеси через сито в пресс-форму и ориентацию шлифовальных зерен воздействием на них электростатического поля, формование шлифовального инструмента, а также его термическую обработку (авторское свидетельство СССР №841947, МПК B24D 5/00; опубл. 30.06.81, Бюл. №24). Особенностями данного известного способа является то, что абразивную смесь из связки в виде клинкера и шлифовальных зерен подают в пресс-форму, выполненную из эластичного материала, в качестве электродов для создания электростатического поля используют сито и подкладку под пресс-формой, напряженность электростатического поля увеличивают прямо пропорционально заполнению пресс-формы абразивной смесью, а формование осуществляют изостатическим сжатием.A known method of manufacturing grinding tools with oriented grains, which includes the preparation of an abrasive mixture, laying the resulting mixture through a sieve in a mold and the orientation of the grinding grains by exposure to an electrostatic field, forming a grinding tool, as well as its heat treatment (USSR author's certificate No. 841947, IPC B24D 5/00; publ. 30.06.81, Bull. No. 24). The features of this known method is that the abrasive mixture of a binder in the form of clinker and grinding grains is fed into a mold made of elastic material, a sieve and a lining under the mold are used as electrodes to create an electrostatic field, the electrostatic field is increased directly in proportion to filling the mold with an abrasive mixture, and molding is carried out by isostatic compression.
Недостатком известного способа является то, что шлифовальные инструменты, изготавливаемые по этому способу, обладают малой прочностью, что определяет их невысокие максимальные рабочие скорости. Это обусловлено тем, что связку, используемую для приготовления абразивной смеси, в данном способе приготавливают в виде клинкера, т.е. частиц, размеры которых соизмеримы с размерами шлифовальных зерен, а также тем, что в процессе приготовления абразивной смеси не предусмотрено смешивание зерен с увлажнителями. Между тем, известно, что для получения прочного шлифовального инструмента с однородными свойствами целесообразно изготавливать абразивную смесь, в которой каждое шлифовальное зерно покрыто оболочкой связки. Указанный результат достигается за счет того, что в процессе приготовления абразивной смеси шлифовальные зерна смешивают с увлажнителями, после чего увлажненные зерна смешивают с порошкообразными связующими и, в ряде случаев, с наполнителями. В результате, получают смесь, состоящую из отдельных гранул, каждая из которых представляет из себя шлифовальное зерно, равномерно покрытое увлажнителем, на котором, в свою очередь, расположен слой связки и частиц наполнителя (Любомудров В.Н., Васильев Н.Н., Фальковский Б.И. Абразивные инструменты и их изготовление. - М.-Л.: Машгиз, 1953, с.162, 261.; Ковальчук Ю.М. Основы проектирования и изготовления абразивного и алмазного инструмента. - М.: Машиностроение, 1984, с.157-158.; Тырков В.Н. Абразивные материалы и инструменты. Каталог.- М.: ВНИИТЭМР, 1986, с.156-159).The disadvantage of this method is that the grinding tools manufactured by this method have low strength, which determines their low maximum operating speeds. This is due to the fact that the bond used to prepare the abrasive mixture in this method is prepared in the form of clinker, i.e. particles whose sizes are commensurate with the size of the grinding grains, as well as the fact that during the preparation of the abrasive mixture is not provided for mixing grains with humidifiers. Meanwhile, it is known that to obtain a durable grinding tool with uniform properties, it is advisable to produce an abrasive mixture in which each grinding grain is coated with a sheath of a binder. This result is achieved due to the fact that during the preparation of the abrasive mixture, grinding grains are mixed with moisturizers, after which moistened grains are mixed with powder binders and, in some cases, with fillers. As a result, a mixture is obtained consisting of individual granules, each of which is a grinding grain uniformly coated with a humidifier, on which, in turn, is a layer of ligament and particles of filler (Lyubomudrov V.N., Vasiliev N.N. Falkovsky B.I. Abrasive tools and their manufacture. - M.-L .: Mashgiz, 1953, p.162, 261 .; Kovalchuk Yu.M. Fundamentals of design and manufacture of abrasive and diamond tools. - M.: Mechanical Engineering, 1984 , p.157-158 .; Tyrkov VN Abrasive materials and tools. Catalog.- M .: VNIITEMR, 1986, p.156-159).
Недостаток данного известного способа также состоит в том, что использование связки, приготовленной в виде клинкера, т.е. частиц, соизмеримых со шлифовальными зернами, ограничивает номенклатуру шлифовальных инструментов, которые возможно изготовить данным способом. Так, например, связка в виде клинкера не используется при изготовлении шлифовальных инструментов на бакелитовой и глифталевой связках (Тырков В.Н. Абразивные материалы и инструменты. Каталог.- М.: ВНИИТЭМР, 1986, с.156-159).The disadvantage of this known method also lies in the fact that the use of ligaments prepared in the form of clinker, i.e. particles commensurate with grinding grains, limits the range of grinding tools that can be made in this way. So, for example, a clinker bundle is not used in the manufacture of grinding tools on bakelite and glyphthal bundles (Tyrkov VN Abrasive materials and tools. Catalog.- M .: VNIITEMR, 1986, p.156-159).
Недостатком известного способа является также то, что формование шлифовальных инструментов осуществляется изостатическим сжатием, характеризующимся применением пресс-форм из эластичных материалов (например, резины) и специальных камер, в которых осуществляется формование путем подачи жидкости под давлением. При данном виде формования, в отличие от формования в твердотельных пресс-формах, невозможно обеспечивать высокую точность габаритных размеров изготавливаемых шлифовальных инструментов. Так, некоторая неоднородность абразивных смесей, нередко возникающая в процессе смешивания компонентов смеси и ее укладки в пресс-форму, приводит при изостатическом формовании к криволинейности поверхностей изготавливаемых шлифовальных инструментов. Указанное обстоятельство сужает номенклатуру шлифовальных инструментов, которые возможно изготовить данным способом, поскольку при чистовом шлифовании фасонных поверхностей (например, при шлифовании дорожек качения колец подшипников) предъявляются высокие требования к точности размеров шлифовальных инструментов.A disadvantage of the known method is that the molding of grinding tools is carried out by isostatic compression, characterized by the use of molds from elastic materials (eg rubber) and special chambers in which molding is carried out by supplying a liquid under pressure. With this type of molding, in contrast to molding in solid-state molds, it is impossible to ensure high accuracy of the overall dimensions of the manufactured grinding tools. So, some heterogeneity of abrasive mixtures, which often occurs during the mixing of the components of the mixture and its placement in the mold, leads during isostatic molding to curvilinear surfaces of manufactured grinding tools. This circumstance narrows down the nomenclature of grinding tools that can be manufactured by this method, since during fine grinding of shaped surfaces (for example, when grinding raceways of bearing rings) high demands are placed on the dimensional accuracy of grinding tools.
Недостаток состоит также в том, что по сравнению с формованием в твердотельных пресс-формах изостатическое формование требует более значительных затрат времени, т.к. форму, заполненную абразивной смесью, герметично закрывают и помещают в специальную камеру, после чего производят формование путем подачи в камеру жидкости под давлением, затем жидкость удаляют и форму извлекают из камеры.The disadvantage is also that in comparison with molding in solid-state molds, isostatic molding requires a more significant investment of time, since the mold filled with the abrasive mixture is hermetically closed and placed in a special chamber, after which molding is performed by applying pressure fluid to the chamber, then the liquid is removed and the mold is removed from the chamber.
Еще одним недостатком известного способа является то, что между электродами, предназначенными для создания электростатического поля, расположено тело (пресс-форма), являющееся препятствием для силовых линий поля. Так, электродами здесь являются сито, через которое абразивная смесь подается в форму, и подкладка под формой. Следовательно, в данных условиях для создания электростатического поля требуются значительные затраты электроэнергии. Помимо этого, дополнительным препятствием для создаваемого электростатического поля является слой абразивной смеси, постепенно увеличивающийся в процессе укладки последней в пресс-форму, что обуславливает необходимость пропорционального увеличения напряженности электростатического поля. Кроме того, при указанном расположении электродов шлифовальные зерна, попадая в пресс-форму способны действием своей силы тяжести изменять направление ориентации зерен, уже находящихся в пресс-форме, что снижает общую эффективность ориентирования зерен.Another disadvantage of this method is that between the electrodes designed to create an electrostatic field, there is a body (mold), which is an obstacle to the field lines of force. So, the electrodes here are a sieve, through which the abrasive mixture is fed into the mold, and the lining under the mold. Therefore, in these conditions, to create an electrostatic field requires significant energy costs. In addition, an additional obstacle to the created electrostatic field is the layer of abrasive mixture, gradually increasing during the process of laying the latter in the mold, which necessitates a proportional increase in the intensity of the electrostatic field. In addition, with the indicated arrangement of the electrodes, the grinding grains falling into the mold are capable of changing the orientation direction of grains already in the mold by the action of their gravity, which reduces the overall grain orientation efficiency.
Задачами изобретения являются: снижение износа шлифовальных инструментов, увеличение производительности шлифования и улучшение качества обрабатываемых поверхностей, обеспечение высокой размерной точности, механической прочности и, как следствие, высокой максимальной рабочей скорости шлифовальных инструментов, расширение номенклатуры изготавливаемых инструментов, увеличение производительности изготовления шлифовальных инструментов, снижение энергозатрат и повышение эффективности ориентирования шлифовальных зерен.The objectives of the invention are: reducing wear of grinding tools, increasing grinding performance and improving the quality of machined surfaces, ensuring high dimensional accuracy, mechanical strength and, as a result, high maximum working speed of grinding tools, expanding the range of manufactured tools, increasing the productivity of manufacturing grinding tools, reducing energy costs and improving the orientation efficiency of grinding grains.
Поставленные задачи достигаются тем, что в способе изготовления шлифовальных инструментов с ориентированными зернами, при котором приготовляют абразивную смесь, укладывают полученную смесь через сито в пресс-форму и ориентируют шлифовальные зерна, воздействуя на них электростатическим полем, формуют шлифовальный инструмент, а также производят его термическую обработку, согласно изобретению в процессе приготовления абразивной смеси шлифовальные зерна смешивают с увлажнителями, связующими и наполнителями, затем протирают полученную смесь через сито, после чего непосредственно в пресс-форме вертикально располагают электроды, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины, при этом электроды взаимно располагают таким образом, чтобы обеспечивать требуемое направление ориентации зерен, затем создают между электродами электростатическое поле, после чего абразивную смесь через вибрирующее сито начинают укладывать в пресс-форму и делают это до того момента, когда образующийся в пресс-форме слой абразивной смеси достигнет требуемого уровня, после чего колебания сита, укладку абразивной смеси и действие электростатического поля прекращают, затем электроды извлекают из пресс-формы, перемещая их строго вверх, после этого наружную поверхность слоя абразивной смеси, уложенной в пресс-форму, разравнивают и удаляют излишки абразивной смеси, после чего осуществляют формование путем сжатия и извлекают заформованный инструмент из пресс-формы.The tasks are achieved by the fact that in the method of manufacturing grinding tools with oriented grains, in which an abrasive mixture is prepared, the resulting mixture is placed in a mold through a sieve and the grinding grains are oriented by acting on them with an electrostatic field, the grinding tool is molded, and its thermal the processing according to the invention during the preparation of the abrasive mixture, grinding grains are mixed with moisturizers, binders and fillers, then wipe the resulting the mixture through a sieve, after which the electrodes are directly vertically placed in the mold, which are thin-walled metal plates, while the electrodes are mutually positioned so as to provide the desired direction of grain orientation, then an electrostatic field is created between the electrodes, after which the abrasive mixture through a vibrating the sieve begins to be laid in the mold and do so until the layer of abrasive mixture formed in the mold reaches the desired level, after which the sieve, the abrasive mixture is laid and the electrostatic field is stopped, then the electrodes are removed from the mold, moving them strictly up, then the outer surface of the abrasive mixture layer laid in the mold is leveled and the excess abrasive mixture is removed and then formed by compression and the molded tool is removed from the mold.
Поставленные задачи достигаются также тем, что в способе изготовления шлифовальных инструментов с ориентированными зернами, согласно изобретению при изготовлении шлифовальных кругов с упрочняющими элементами в виде армирующих стеклосеток и втулок в пресс-форму поочередно укладывают армирующие стеклосетки и слои абразивной смеси, а после укладки всех необходимых слоев абразивной смеси и армирующих стеклосеток у посадочного отверстия изготавливаемого шлифовального круга укладывают втулку.The tasks are also achieved by the fact that in the method of manufacturing grinding tools with oriented grains, according to the invention, in the manufacture of grinding wheels with reinforcing elements in the form of reinforcing fiberglass meshes and bushings, reinforcing fiberglass and abrasive mixture layers are alternately placed in the mold, and after laying all the necessary layers abrasive mixture and reinforcing fiberglass mesh at the landing hole of the manufactured grinding wheel stack sleeve.
В заявляемом способе высокую размерную точность шлифовальных инструментов обеспечивают их формованием в твердотельных пресс-формах. Высокую механическую прочность и, как следствие, высокую максимальную рабочую скорость шлифовальных инструментов, а также широкую номенклатуру изготавливаемых инструментов обеспечивают благодаря тому, что в процессе изготовления инструментов получают абразивную смесь, состоящую из гранул, каждая из которых представляет из себя шлифовальное зерно, равномерно покрытое связующим, что достигается тем, что в процессе приготовления абразивной смеси шлифовальные зерна последовательно смешивают с увлажнителями, связующими и наполнителями и протирают полученную смесь через сито. Заявляемым способом возможно изготавливать, например, шлифовальные инструменты на керамической, бакелитовой и глифталевой связках. Номенклатуру изготавливаемых инструментов расширяют также благодаря тому, что заявляемый способ позволяет получать инструменты, обладающие высокой размерной точностью, а также благодаря тому, что заявляемый способ позволяет изготавливать шлифовальные инструменты с упрочняющими элементами в виде армирующих стеклосеток и втулок.In the inventive method, the high dimensional accuracy of grinding tools is provided by their molding in solid-state molds. High mechanical strength and, as a result, a high maximum working speed of grinding tools, as well as a wide range of manufactured tools are ensured due to the fact that in the manufacturing process of tools an abrasive mixture consisting of granules is obtained, each of which is a grinding grain uniformly coated with a binder that is achieved by the fact that during the preparation of the abrasive mixture, the grinding grains are sequentially mixed with moisturizers, binders and fillers and wipe the mixture through a sieve. The inventive method it is possible to produce, for example, grinding tools on ceramic, bakelite and glyphthalic ligaments. The range of manufactured tools is also expanded due to the fact that the inventive method allows to obtain tools with high dimensional accuracy, and also due to the fact that the inventive method allows the manufacture of grinding tools with reinforcing elements in the form of reinforcing fiberglass meshes and bushings.
Производительность изготовления шлифовальных инструментов увеличивают благодаря тому, что формование (прессование) осуществляют в твердотельных пресс-формах путем сжатия. Снижение износа шлифовальных инструментов, увеличение производительности шлифования и улучшение качества обрабатываемых поверхностей обеспечивают путем эффективного ориентирования шлифовальных зерен в требуемом направлении. В свою очередь, повышение эффективности ориентирования шлифовальных зерен и снижение энергозатрат осуществляют благодаря тому, что электроды, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины, помещают непосредственно в пресс-форму. Вследствие этого, между электродами отсутствуют какие-либо объекты, которые могли бы препятствовать электростатическому полю, а минимальное расстояние между электродами ограничено только невозможностью возникновения разрядов между ними. Благодаря этому шлифовальные зерна, попадая через вибрирующее сито в пресс-форму в виде множества отдельных гранул, свободно ориентируются электростатическим полем. При указанном расположении электродов отсутствует необходимость увеличивать напряженность электростатического поля пропорционально увеличению слоя абразивной смеси в пресс-форме. Вибрации (механические колебания) сита обеспечивают равномерность и непрерывность укладки абразивной смеси в пресс-форму.The productivity of manufacturing grinding tools is increased due to the fact that molding (pressing) is carried out in solid-state compression molds. Reducing the wear of grinding tools, increasing grinding performance and improving the quality of the machined surfaces provide by effectively orienting the grinding grains in the desired direction. In turn, the increase in the orientation efficiency of grinding grains and the reduction of energy costs are due to the fact that the electrodes, which are thin-walled metal plates, are placed directly in the mold. As a result of this, there are no objects between the electrodes that could interfere with the electrostatic field, and the minimum distance between the electrodes is limited only by the impossibility of discharges between them. Due to this, grinding grains, falling through a vibrating sieve into the mold in the form of many separate granules, are freely oriented by the electrostatic field. With the indicated arrangement of the electrodes, there is no need to increase the electrostatic field strength in proportion to the increase in the layer of abrasive mixture in the mold. Vibrations (mechanical vibrations) of the sieve ensure the uniformity and continuity of the abrasive mixture in the mold.
Эффективность ориентирования шлифовальных зерен повышают также тем, что при заявляемом расположении электродов в пресс-форме их наибольшие поверхности располагаются вертикально. Вследствие этого, при любом задаваемом направлении ориентации шлифовальных зерен относительно рабочей поверхности изготавливаемого инструмента зерна, попадая в пресс-форму, располагаются своими наибольшими осями практически горизонтально, благодаря чему последующие шлифовальные зерна, попадающие в пресс-форму, в меньшей степени способны изменять направление ориентации зерен, уже находящихся в пресс-форме.The orientation efficiency of grinding grains is also increased by the fact that with the claimed arrangement of the electrodes in the mold, their largest surfaces are arranged vertically. As a result of this, for any given direction of orientation of the grinding grains relative to the working surface of the manufactured tool, the grains, getting into the mold, are located with their largest axes almost horizontally, due to which subsequent grinding grains falling into the mold are less able to change the direction of grain orientation already in the mold.
Новым в заявляемом способе является то, что абразивная смесь, которую укладывают в пресс-форму и подвергают воздействию электростатического поля, состоит из гранул, каждая из которых представляет из себя шлифовальное зерно, равномерно покрытое связующим, что достигается тем, что в процессе приготовления абразивной смеси шлифовальные зерна последовательно смешивают с увлажнителями, связующими и наполнителями и протирают полученную смесь через сито. Новым в заявляемом способе является также то, что абразивную смесь подают через вибрирующее сито, т.е. через сито, которому сообщаются колебания. Новым также является то, что ориентирование шлифовальных зерен электростатическим полем обеспечивают при помощи электродов, которые представляют из себя тонкостенные металлические пластины и которые вертикально устанавливают непосредственно в пресс-форму перед началом укладки абразивной смеси и извлекают из пресс-формы после укладки необходимого количества абразивной смеси. Новым является то, что при указанном расположении электродов не требуется увеличивать напряженность электростатического поля пропорционально увеличению слоя абразивной смеси в пресс-форме. Новым в заявляемом способе является то, что абразивную смесь, подвергнутую действию электростатического поля, формуют путем сжатия в твердотельных пресс-формах. Новым в заявляемом способе является также то, что посредством его возможно изготавливать шлифовальные круги с ориентированными шлифовальными зернами и упрочняющими элементами в виде армирующих стеклосеток (стеклоткани) и втулок.New in the claimed method is that the abrasive mixture, which is placed in the mold and subjected to an electrostatic field, consists of granules, each of which is a grinding grain, uniformly coated with a binder, which is achieved by the fact that during the preparation of the abrasive mixture grinding grains are successively mixed with moisturizers, binders and fillers, and the resulting mixture is rubbed through a sieve. New in the claimed method is also that the abrasive mixture is fed through a vibrating sieve, i.e. through a sieve to which vibrations are communicated. It is also new that the orientation of the grinding grains by the electrostatic field is ensured by electrodes, which are thin-walled metal plates and which are vertically mounted directly into the mold before starting to lay the abrasive mixture and removed from the mold after laying the required amount of abrasive mixture. What is new is that with the indicated arrangement of the electrodes it is not necessary to increase the electrostatic field strength in proportion to the increase in the layer of abrasive mixture in the mold. New in the inventive method is that the abrasive mixture subjected to the action of an electrostatic field is formed by compression in solid-state molds. New in the claimed method is also the fact that through it it is possible to produce grinding wheels with oriented grinding grains and reinforcing elements in the form of reinforcing glass meshes (fiberglass) and bushings.
Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен процесс укладки абразивной смеси и ориентирования шлифовальных зерен в пресс-форме для изготовления шлифовальных кругов, с расположенными в ней электродами, которые обеспечивают радиальное ориентирование шлифовальных зерен; на фиг.2 представлен в увеличенном виде элемент I (фиг.1), где изображена схема ориентирования шлифовальных зерен между электродами, расположенными в пресс-форме; на фиг.3 представлен вид А-А (фиг.1), где показано сверху расположение электродов, обеспечивающих радиальное ориентирование шлифовальных зерен в пресс-форме; на фиг.4 изображен процесс укладки абразивной смеси и ориентирования шлифовальных зерен в пресс-форме для изготовления шлифовальных кругов, с расположенными в ней электродами, которые обеспечивают тангенциальное ориентирование шлифовальных зерен; на фиг.5 представлен вид Б-Б (фиг.4), где показано сверху расположение электродов, обеспечивающих тангенциальное ориентирование шлифовальных зерен в пресс-форме; на фиг.6 показано разравнивание наружной поверхности слоя абразивной смеси, уложенной в пресс-форму и удаление излишек абразивной смеси; на фиг.7 показано формование (прессование) шлифовального круга; на фиг.8 показан заформованный шлифовальный круг с ориентированными зернами, извлеченный из пресс-формы; на фиг.9 показан отрезной шлифовальный круг с ориентированными шлифовальными зернами и упрочняющими элементами в виде стеклосеток и втулки, извлеченный из пресс-формы; на фиг.10 показан обдирочный шлифовальный круг с ориентированными шлифовальными зернами и упрочняющими элементами в виде стеклосеток и втулки, извлеченный из пресс-формы.The inventive method is illustrated by drawings, where figure 1 shows the process of laying the abrasive mixture and the orientation of the grinding grains in the mold for the manufacture of grinding wheels, with electrodes located in it, which provide radial orientation of the grinding grains; figure 2 presents in an enlarged view of the element I (figure 1), which shows a diagram of the orientation of the grinding grains between the electrodes located in the mold; figure 3 presents a view aa (figure 1), which shows the top location of the electrodes that provide radial orientation of the grinding grains in the mold; figure 4 shows the process of laying the abrasive mixture and the orientation of the grinding grains in the mold for the manufacture of grinding wheels, with electrodes located in it, which provide tangential orientation of the grinding grains; figure 5 presents a view of BB (figure 4), which shows the top location of the electrodes that provide tangential orientation of the grinding grains in the mold; figure 6 shows the leveling of the outer surface of the layer of abrasive mixture laid in the mold and the removal of excess abrasive mixture; Fig.7 shows the molding (pressing) of the grinding wheel; on Fig shows a shaped grinding wheel with oriented grains, extracted from the mold; figure 9 shows a cutting grinding wheel with oriented grinding grains and reinforcing elements in the form of fiberglass mesh and bushings, extracted from the mold; figure 10 shows a peeling grinding wheel with oriented grinding grains and reinforcing elements in the form of fiberglass mesh and bushings, extracted from the mold.
Заявляемый способ изготовления шлифовальных инструментов с ориентированными зернами осуществляют следующим образом. Первоначально приготовляют абразивную смесь, для чего берут шлифовальные зерна требуемой марки и зернистости и последовательно смешивают их с увлажнителями, связующими и наполнителями. После этого, с целью получения однородной массы без комков, полученную смесь протирают через сито. Затем, в твердотельную пресс-форму вертикально устанавливают электроды, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины. При этом, используют пресс-форму, у которой поверхности деталей, непосредственно контактирующие с электродами, выполнены из диэлектрического материала, удовлетворяющего требованиям жесткости и прочности пресс-формы. В качестве такого материала могут быть использованы текстолит, прочные сорта пластмасс, жесткие сорта резины и другие материалы. Например, при изготовлении шлифовальных кругов у пресс-формы, включающей жестко закрепленное основание 1, выталкиватель 2 и сердечник 3, из диэлектрического материала выполнены поверхности нижней формовочной плиты 4 и кольцевой обоймы 5, непосредственно контактирующие с электродами 6 (см. фиг.1-10).The inventive method of manufacturing grinding tools with oriented grains is as follows. An abrasive mixture is initially prepared, for which they take grinding grains of the required grade and grain size and mix them sequentially with moisturizers, binders and fillers. After that, in order to obtain a homogeneous mass without lumps, the resulting mixture is wiped through a sieve. Then, electrodes representing thin-walled metal plates are vertically mounted in the solid-state mold. In this case, a mold is used in which the surfaces of the parts in direct contact with the electrodes are made of a dielectric material that meets the requirements of rigidity and strength of the mold. As such a material can be used textolite, durable plastic, hard rubber and other materials. For example, in the manufacture of grinding wheels for a mold that includes a rigidly fixed
Число и взаимное расположение электродов выбирают в зависимости от типа, формы, размеров изготавливаемого инструмента и необходимого направления ориентации шлифовальных зерен относительно рабочей поверхности изготавливаемого инструмента. Для стабильности и точности расположения в пресс-форме используют электроды, которые жестко закреплены на твердотельном корпусе из диэлектрического материала. Электроды соединены между собой контактами таким образом, что при подаче напряжения на контакты любые два соседних электрода имеют разные полюса. Толщину электродов (т.е. тонкостенных металлических пластин) выбирают минимально возможной и, вместе с тем, достаточной с точки зрения их жесткости. Минимальное расстояние между электродами выбирают таким, чтобы между ними при создании электростатического поля не возникали разряды, а максимальное расстояние определяют по потере эффекта ориентации зерен, высоту электродов устанавливают не меньше, чем необходимая высота слоя абразивной смеси в пресс-форме, а также, чтобы корпус, на котором закреплены электроды, был расположен вне пресс-формы.The number and relative position of the electrodes is selected depending on the type, shape, size of the manufactured tool and the necessary direction of orientation of the grinding grains relative to the working surface of the manufactured tool. For stability and accuracy of location in the mold, electrodes are used that are rigidly fixed to a solid-state housing made of dielectric material. The electrodes are interconnected by contacts in such a way that, when voltage is applied to the contacts, any two adjacent electrodes have different poles. The thickness of the electrodes (i.e., thin-walled metal plates) is chosen to be the minimum possible and, at the same time, sufficient from the point of view of their rigidity. The minimum distance between the electrodes is chosen so that discharges do not occur between them when creating an electrostatic field, and the maximum distance is determined by the loss of the grain orientation effect, the height of the electrodes is set no less than the required layer height of the abrasive mixture in the mold, and also so that the body , on which the electrodes are fixed, was located outside the mold.
При изготовлении, например, шлифовальных кругов с радиальной ориентацией шлифовальных зерен используют электроды 6, представляющие из себя кольцевые тонкостенные металлические пластины, которые закреплены на призматическом корпусе 7 и соединены между собой через отверстия в корпусе 7 контактами 8 (фиг.1-фиг.3). При изготовлении шлифовальных кругов с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен электроды 6 закреплены на кольцеобразном корпусе 7 и соединены между собой через отверстия в корпусе 7 контактами 8 (фиг.4, фиг.5).In the manufacture, for example, of grinding wheels with a radial orientation of the grinding grains,
После установки в пресс-форму между электродами создают электростатическое поле, для чего на них через контакты подают напряжение. Напряженность электростатического поля, задаваемую величиной подаваемого на электроды напряжения выбирают в зависимости от свойств абразивной смеси. После создания электростатического поля в пресс-форму начинают укладывать абразивную смесь. Абразивную смесь 9 подают в пресс-форму через вибрирующее сито 10, расположенное над пресс-формой и электродами (направления колебаний сита показаны стрелками), благодаря чему шлифовальные зерна попадают в пресс-форму в виде множества свободно падающих гранул 11, ориентируются электростатическим полем и постепенно заполняют пресс-форму до требуемого уровня, образуя в пресс-форме слой 12 абразивной смеси 9 (фиг.1, фиг.2, фиг.4). Размер отверстий в сите выбирают таким, чтобы абразивная смесь укладывалась в пресс-форму не в виде сплошной массы, а в виде множества отдельных гранул (отдельных шлифовальных зерен, покрытых связующим), благодаря чему каждое шлифовальное зерно, попадая в пресс-форму, беспрепятственно ориентируется электростатическим полем, прежде чем его покроют последующие зерна.After installation in the mold, an electrostatic field is created between the electrodes, for which voltage is applied to them through the contacts. The electrostatic field strength, specified by the magnitude of the voltage supplied to the electrodes, is selected depending on the properties of the abrasive mixture. After creating an electrostatic field, the abrasive mixture begins to be placed in the mold. The
Абразивную смесь укладывают до момента, когда образующийся в пресс-форме слой абразивной смеси достигает требуемого уровня. После достижения этого уровня колебания сита укладку абразивной смеси и действие электростатического поля прекращают. Затем электроды извлекают из пресс-формы. При извлечении из пресс-формы электроды перемещают строго вверх, что позволяет избежать смещения и нарушения ориентации большинства шлифовальных зерен, находящихся в пресс-форме. После этого наружную поверхность слоя 12 абразивной смеси 9, уложенной в пресс-форму, разравнивают и удаляют излишки абразивной смеси, например, с помощью разравнивающего устройства 13 (фиг.6). Затем, производят формование путем сжатия слоя абразивной смеси в пресс-форме, например, путем приложения сжимающего усилия F (направление показано стрелкой) к верхней формовочной плите 14 (фиг.7). После этого, заформованный шлифовальный инструмент 15 извлекают из пресс-формы, например, путем перемещения нижней формовочной плиты 4, при помощи выталкивателя 2 (фиг.8). После извлечения шлифовального инструмента из пресс-формы его подвергают термообработке. Режим термообработки выбирают в зависимости от типа связующего, примененного при изготовлении шлифовального инструмента, размеров и формы изготавливаемого шлифовального инструмента.The abrasive mixture is laid until the moment when the layer of abrasive mixture formed in the mold reaches the required level. After reaching this level of oscillation of the sieve, the laying of the abrasive mixture and the action of the electrostatic field are stopped. Then the electrodes are removed from the mold. When removed from the mold, the electrodes are moved strictly upward, which avoids the displacement and misalignment of most grinding grains in the mold. After that, the outer surface of the
При изготовлении шлифовальных кругов с упрочняющими элементами в виде стеклосеток (стеклоткани) и втулок заявляемый способ осуществляют следующим образом. Приготовляют абразивную смесь, для чего берут шлифовальные зерна требуемой марки и зернистости и последовательно смешивают их с увлажнителями, связующими и наполнителями. После этого, с целью получения однородной массы без комков, полученную смесь протирают через сито. Затем, в твердотельную пресс-форму поочередно укладывают армирующие стеклосетки и слои абразивной смеси. Число и взаимное расположение стеклосеток и слоев абразивной смеси, укладываемых в пресс-форму, а также характеристики стеклосеток и величину слоев абразивной смеси выбирают в зависимости от типа, размеров и требуемых эксплуатационных показателей изготавливаемых шлифовальных кругов. При этом, шлифовальные зерна в каждом укладываемом слое абразивной смеси ориентируют электростатическим полем. Для этого перед укладкой каждого слоя абразивной смеси в пресс-форму вертикально устанавливают электроды, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины. При этом, используют пресс-форму, у которой поверхности деталей, непосредственно контактирующие с электродами, выполнены из диэлектрического материала, удовлетворяющего требованиям жесткости и прочности пресс-формы. В качестве такого материала могут быть использованы текстолит, прочные сорта пластмасс, жесткие сорта резины и другие материалы.In the manufacture of grinding wheels with reinforcing elements in the form of fiberglass (fiberglass) and bushings, the inventive method is as follows. An abrasive mixture is prepared, for which they take grinding grains of the required grade and grain size and mix them sequentially with moisturizers, binders and fillers. After that, in order to obtain a homogeneous mass without lumps, the resulting mixture is wiped through a sieve. Then, reinforcing fiberglass meshes and layers of the abrasive mixture are stacked alternately in the solid-state mold. The number and relative position of the fiberglass meshes and layers of the abrasive mixture placed in the mold, as well as the characteristics of the fiberglass meshes and the size of the layers of the abrasive mixture are selected depending on the type, size and required performance of the manufactured grinding wheels. At the same time, grinding grains in each stacked layer of the abrasive mixture are oriented by an electrostatic field. For this, before laying each layer of the abrasive mixture in the mold, electrodes are installed vertically, which are thin-walled metal plates. In this case, a mold is used in which the surfaces of the parts in direct contact with the electrodes are made of a dielectric material that meets the requirements of rigidity and strength of the mold. As such a material can be used textolite, durable plastic, hard rubber and other materials.
Число и взаимное расположение электродов выбирают в зависимости от типа, формы, размеров изготавливаемого инструмента и необходимого направления ориентации шлифовальных зерен относительно рабочей поверхности изготавливаемого инструмента. Для стабильности и точности расположения в пресс-форме используют электроды, которые жестко закреплены на твердотельном корпусе из диэлектрического материала.The number and relative position of the electrodes is selected depending on the type, shape, size of the manufactured tool and the necessary direction of orientation of the grinding grains relative to the working surface of the manufactured tool. For stability and accuracy of location in the mold, electrodes are used that are rigidly fixed to a solid-state housing made of dielectric material.
Электроды соединены между собой контактами таким образом, что при подаче напряжения на контакты любые два соседних электрода имеют разные полюса. Толщину электродов (т.е. тонкостенных металлических пластин) выбирают минимально возможной и, вместе с тем, достаточной с точки зрения их жесткости. Минимальное расстояние между электродами выбирают таким, чтобы между ними при создании электростатического поля не возникали разряды, а максимальное расстояние определяют по потере эффекта ориентации зерен, высоту электродов устанавливают не меньше, чем необходимая высота слоя абразивной смеси в пресс-форме, а также, чтобы корпус, на котором закреплены электроды был расположен вне пресс-формы.The electrodes are interconnected by contacts in such a way that, when voltage is applied to the contacts, any two adjacent electrodes have different poles. The thickness of the electrodes (i.e., thin-walled metal plates) is chosen to be the minimum possible and, at the same time, sufficient from the point of view of their rigidity. The minimum distance between the electrodes is chosen so that discharges do not occur between them when creating an electrostatic field, and the maximum distance is determined by the loss of the grain orientation effect, the height of the electrodes is set no less than the required height of the layer of abrasive mixture in the mold, and also so that the body on which the electrodes are fixed was located outside the mold.
После установки в пресс-форму между электродами создают электростатическое поле, для чего на них через контакты подают напряжение. Напряженность электростатического поля, задаваемую величиной подаваемого на электроды напряжения выбирают в зависимости от свойств абразивной смеси. После создания электростатического поля в пресс-форму начинают укладывать абразивную смесь. Абразивную смесь подают в пресс-форму через вибрирующее сито, расположенное над пресс-формой и электродами, благодаря чему шлифовальные зерна попадают в пресс-форму в виде множества свободно падающих гранул, ориентируются электростатическим полем и постепенно заполняют пресс-форму до требуемого уровня, образуя в пресс-форме слой абразивной смеси. Размер отверстий в сите выбирают таким, чтобы абразивная смесь укладывалась в пресс-форму не в виде сплошной массы, а в виде множества отдельных гранул (отдельных шлифовальных зерен, покрытых связующим), благодаря чему каждое шлифовальное зерно, попадая в пресс-форму, беспрепятственно ориентируется электростатическим полем, прежде чем его покроют последующие зерна.After installation in the mold, an electrostatic field is created between the electrodes, for which voltage is applied to them through the contacts. The electrostatic field strength, specified by the magnitude of the voltage supplied to the electrodes, is selected depending on the properties of the abrasive mixture. After creating an electrostatic field, the abrasive mixture begins to be placed in the mold. The abrasive mixture is fed into the mold through a vibrating sieve located above the mold and electrodes, so that the grinding grains fall into the mold in the form of many freely falling granules, are oriented by the electrostatic field and gradually fill the mold to the desired level, forming mold layer of abrasive mixture. The size of the holes in the sieve is chosen so that the abrasive mixture does not fit into the mold in the form of a continuous mass, but in the form of many separate granules (individual grinding grains coated with a binder), so that each grinding grain falling into the mold is oriented freely electrostatic field before it is covered by subsequent grains.
Абразивную смесь укладывают до момента, когда образующийся в пресс-форме слой абразивной смеси достигает требуемого уровня. После достижения этого уровня колебания сита укладку абразивной смеси и действие электростатического поля прекращают. Затем электроды извлекают из пресс-формы. При извлечении из пресс-формы электроды перемещают строго вверх, что позволяет избежать смещения и нарушения ориентации большинства шлифовальных зерен, находящихся в пресс-форме. После этого наружную поверхность слоя абразивной смеси, уложенной в пресс-форму, разравнивают и удаляют излишки абразивной смеси.The abrasive mixture is laid until the moment when the layer of abrasive mixture formed in the mold reaches the required level. After reaching this level of oscillation of the sieve, the laying of the abrasive mixture and the action of the electrostatic field are stopped. Then the electrodes are removed from the mold. When removed from the mold, the electrodes are moved strictly upward, which avoids the displacement and misalignment of most grinding grains in the mold. After that, the outer surface of the layer of abrasive mixture laid in the mold, level and remove excess abrasive mixture.
После укладки всех необходимых слоев абразивной смеси и армирующих стеклосеток у посадочного отверстия изготавливаемого шлифовального круга укладывают втулку. Затем, производят формование путем сжатия, после чего заформованный шлифовальный круг извлекают из пресс-формы. После извлечения шлифовального круга из пресс-формы его подвергают термообработке. Режим термообработки выбирают в зависимости от типа связующего, примененного при изготовлении шлифовального круга, размеров и формы изготавливаемого шлифовального круга.After laying all the necessary layers of the abrasive mixture and the reinforcing fiberglass mesh, a sleeve is laid at the landing hole of the manufactured grinding wheel. Then, compression molding is performed, after which the formed grinding wheel is removed from the mold. After removing the grinding wheel from the mold, it is subjected to heat treatment. The heat treatment mode is selected depending on the type of binder used in the manufacture of the grinding wheel, the size and shape of the manufactured grinding wheel.
Заявляемый способ позволяет изготавливать отрезные (фиг.9) и обдирочные (фиг.10) шлифовальные круги 15 с ориентированными зернами, у которых слои 12 абразивной смеси 9 перемежаются армирующими стеклосетками 16, а у посадочного отверстия расположены втулки 17.The inventive method allows the manufacture of detachable (Fig. 9) and peeling (Fig. 10) grinding
Таким образом, заявляемый способ позволяет изготавливать различные типы шлифовальных инструментов, у которых шлифовальные зерна ориентированы в требуемом направлении относительно рабочей поверхности инструмента. К числу таких инструментов относятся, например, шлифовальные бруски, сегменты, головки, круги, в том числе шлифовальные круги с упрочняющими элементами в виде армирующих стеклосеток и втулок (отрезные и обдирочные шлифовальные круги). Заявляемым способом возможно изготавливать шлифовальные инструменты на различных типах связующих, например на керамической, бакелитовой и глифталевой связках, т.е. на всех типах связующих, не являющихся проводниками электроэнергии и при использовании которых возможно получение сыпучих абразивных смесей. Заявляемый способ позволяет использовать типичное оборудование (смесители, прессы, печи), используемое при изготовлении шлифовальных инструментов с неориентированными шлифовальными зернами.Thus, the inventive method allows to produce various types of grinding tools in which the grinding grains are oriented in the desired direction relative to the working surface of the tool. Such tools include, for example, grinding stones, segments, heads, circles, including grinding wheels with reinforcing elements in the form of reinforcing fiberglass meshes and bushings (cutting and peeling grinding wheels). By the claimed method, it is possible to produce grinding tools on various types of binders, for example, ceramic, bakelite and glyphthalic bonds, i.e. on all types of binders that are not conductors of electricity and when using which it is possible to obtain loose abrasive mixtures. The inventive method allows the use of typical equipment (mixers, presses, furnaces) used in the manufacture of grinding tools with non-oriented grinding grains.
Пример конкретного применения способа. Заявляемым способом были изготовлены шлифовальные инструменты - отрезные шлифовальные круги на бакелитовой связке 230×3×32 13А40Н Т2 Б 50 м/с, у которых шлифовальные зерна ориентировали электростатическим полем. Были изготовлены шлифовальные круги, у которых шлифовальные зерна ориентировали относительно рабочей поверхности круга в радиальном направлении (фиг.1-фиг.3), а также круги, у которых зерна ориентировали в тангенциальном направлении (фиг.4, фиг.5). Для сравнения эксплуатационных показателей отрезных шлифовальных кругов, изготовленных заявляемым способом, со шлифовальными кругами, производимыми известным способом (т.е. без ориентации шлифовальных зерен), в тех же условиях, на том же оборудовании и за один технологический цикл была изготовлена партия отрезных кругов 230×3×32 13А40Н Т2 Б 50 м/с, у которых шлифовальные зерна не подвергали ориентированию.An example of a specific application of the method. The inventive method was made grinding tools - cutting grinding wheels on a bakelite bunch of 230 × 3 × 32 13A40N T2 B 50 m / s, in which the grinding grains were oriented with an electrostatic field. Grinding wheels were made in which the grinding grains were oriented relative to the working surface of the wheel in the radial direction (FIG. 1-FIG. 3), as well as circles in which the grains were oriented in the tangential direction (FIG. 4, FIG. 5). To compare the operational performance of cutting grinding wheels made by the claimed method, with grinding wheels produced in a known manner (i.e., without orientation of the grinding grains), under the same conditions, on the same equipment and for one technological cycle, a batch of cutting wheels 230 was made × 3 × 32 13A40N T2 B 50 m / s, in which the grinding grains were not subjected to orientation.
Отрезные шлифовальные круги с неориентированными зернами были выбраны в качестве сравнительного эталона, поскольку известный способ изготовления шлифовальных инструментов, в котором шлифовальные зерна ориентируют электростатическим полем (авторское свидетельство СССР №841947, МПК B24D 5/00; опубл. 30.06.81, Бюл. №24), не позволяет изготавливать шлифовальные инструменты на бакелитовой связке.Cutting grinding wheels with non-oriented grains were chosen as a comparative standard, since the known method of manufacturing grinding tools, in which the grinding grains are oriented with an electrostatic field (USSR author's certificate No. 841947,
Для изготовления заявляемым способом отрезных шлифовальных кругов были взяты шлифовальные зерна нормального электрокорунда марки 13А с зернистостью №40. Зерна последовательно смешивали с увлажнителями (жидкий бакелит), связующими (пульвербакелит) и наполнителями (криолит, пирит). После этого, с целью получения однородной массы без комков, полученную смесь протирали через сито.For the manufacture of the inventive method of cutting grinding wheels were taken grinding grains of normal electrocorundum grade 13A with a grain size of No. 40. The grains were successively mixed with moisturizers (liquid bakelite), binders (pulverbakelite) and fillers (cryolite, pyrite). After that, in order to obtain a homogeneous mass without lumps, the resulting mixture was rubbed through a sieve.
Затем, в твердотельную пресс-форму вертикально устанавливали электроды, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины. При этом, использовали пресс-форму, у которой поверхности деталей, непосредственно контактирующие с электродами, были выполнены из диэлектрического материала, удовлетворяющего требованиям жесткости и прочности пресс-формы. В данном случае из диэлектрического материала (текстолита) были выполнены поверхности нижней формовочной плиты 4 и кольцевой обоймы 5, контактирующие с электродами 6 (фиг.1-фиг.10).Then, electrodes representing thin-walled metal plates were vertically mounted in a solid-state mold. In this case, a mold was used, in which the surfaces of the parts directly in contact with the electrodes were made of a dielectric material that meets the requirements of rigidity and strength of the mold. In this case, the surfaces of the
Число и взаимное расположение электродов было выбрано исходя из типа, формы, размеров изготавливаемого инструмента и необходимого направления ориентации шлифовальных зерен. Для стабильности и точности расположения в пресс-форме были использованы электроды, жестко закрепленные на твердотельном корпусе из диэлектрического материала (текстолита). Так, при изготовлении шлифовальных кругов с радиальной ориентацией зерен были применены электроды 6, представляющие из себя кольцевые тонкостенные металлические пластины, которые жестко закреплены в прорезях на призматическом корпусе 7 и соединены между собой через отверстия в корпусе 7 контактами 8 (фиг.1-фиг.3). При изготовлении шлифовальных кругов с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен были применены электроды 6, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины прямоугольной формы, которые жестко закреплены в прорезях на кольцеобразном корпусе 7 и соединены между собой через отверстия в корпусе 7 контактами 8 (фиг.4, фиг.5). В обоих случаях электроды были выполнены из луженой жести и соединены контактами (медными проводами в изолирующей оплетке) таким образом, чтобы при подаче напряжения на контакты любые два соседних электрода имели разные полюса. Толщина электродов, т.е. тонкостенных металлических пластин из луженой жести, была выбрана минимальной, а также достаточной для их жесткости, и составила 0,2 мм.The number and relative position of the electrodes was chosen based on the type, shape, size of the manufactured tool and the necessary direction of orientation of the grinding grains. For stability and accuracy of location in the mold, electrodes were used, rigidly mounted on a solid-state housing made of dielectric material (PCB). So, in the manufacture of grinding wheels with a radial grain orientation,
Исходя из того, что для отрезных шлифовальных кругов с наружным диаметром 230 мм предельный диаметр износа, ограничиваемый размерами шпиндельных узлов шлифовального оборудования, составляет порядка 130 мм, в процессе изготовления у посадочного отверстия кругов до диаметра 130 мм ориентация шлифовальных зерен не производилась, т.е. в данной зоне электроды в пресс-форме не размещались (фиг.1-фиг.5).Based on the fact that for detachable grinding wheels with an outer diameter of 230 mm, the maximum wear diameter limited by the dimensions of the spindle assemblies of the grinding equipment is about 130 mm, during the manufacturing process at the landing hole of the wheels to a diameter of 130 mm, the orientation of the grinding grains was not made, i.e. . in this zone, the electrodes in the mold were not placed (figure 1-figure 5).
Минимальное расстояние между электродами было выбрано таким, чтобы при создании электростатического поля между ними не возникали разряды. В свою очередь, на расстояние, при котором между электродами возникают (проскакивают) разряды, непосредственно влияет напряженность электростатического поля. Напряженность электростатического поля, задаваемая величиной подаваемого на электроды напряжения, была выбрана исходя из свойств абразивной смеси. Величина подаваемого напряжения составляла 9 кВ. Для данного значения напряжения расстояние возникновения разрядов было определено экспериментально и составило порядка 8 мм. Соответственно, расстояние между электродами было выбрано с запасом надежности. Так, при изготовлении шлифовальных кругов с радиальной ориентацией зерен (фиг.1-фиг.3) оно составило 12,5 мм.The minimum distance between the electrodes was chosen so that discharges would not occur between them when creating an electrostatic field. In turn, the distance at which discharges occur (slip) between the electrodes is directly affected by the intensity of the electrostatic field. The electrostatic field strength, set by the magnitude of the voltage applied to the electrodes, was selected based on the properties of the abrasive mixture. The magnitude of the applied voltage was 9 kV. For a given voltage value, the distance of occurrence of discharges was determined experimentally and amounted to about 8 mm. Accordingly, the distance between the electrodes was chosen with a safety margin. So, in the manufacture of grinding wheels with a radial orientation of the grains (figure 1-figure 3) it amounted to 12.5 mm
При изготовлении шлифовальных кругов с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен (фиг.4, фиг.5) электроды размещали вдоль радиусов, т.е. в направлении от центра к периферии круга, через 8°11', при этом расстояние между электродами дискретно изменялось от 9,2 мм у диаметра 130 мм, до 16,4 мм на периферии круга и в среднем составляло 12,5 мм.In the manufacture of grinding wheels with the tangential orientation of the grinding grains (Fig. 4, Fig. 5), the electrodes were placed along the radii, i.e. in the direction from the center to the periphery of the circle, through 8 ° 11 ', while the distance between the electrodes discretely changed from 9.2 mm at a diameter of 130 mm to 16.4 mm at the periphery of the circle and averaged 12.5 mm.
Высота электродов была выбрана исходя из условия превышения необходимой высоты слоя абразивной смеси в пресс-форме (5,4 мм), а также из условия размещения корпуса, на котором закреплены электроды, вне полости пресс-формы, и составила 50 мм.The height of the electrodes was selected on the basis of exceeding the required height of the layer of abrasive mixture in the mold (5.4 mm), as well as from the condition of placing the housing on which the electrodes are mounted outside the cavity of the mold, and amounted to 50 mm
После установки электродов в пресс-форму на них через контакты подавали напряжение (9 кВ) и тем самым создавали меду ними электростатическое поле. После создания электростатического поля в пресс-форму начинали укладывать абразивную смесь. Абразивную смесь 9 подавали в пресс-форму через вибрирующее сито 10, расположенное над пресс-формой и электродами (направления колебаний сита показаны стрелками), благодаря чему шлифовальные зерна попадали в пресс-форму в виде множества свободно падающих гранул 11, ориентировались электростатическим полем и постепенно заполняли пресс-форму до требуемого уровня, образуя в пресс-форме слой 12 абразивной смеси 9 (фиг.1, фиг.2, фиг.4). Размер отверстий в сите был выбран таким, чтобы абразивная смесь укладывалась в пресс-форму не в виде сплошной массы, а в виде множества отдельных гранул, т.е. отдельных шлифовальных зерен, покрытых связующим, а также чтобы обеспечивалась высокая производительность процесса укладки. Основным фактором, повлиявшим на выбор размера отверстий в сите, являлся размер зерен в абразивной смеси, т.е. их номер зернистости (№40), и размер отверстий составил 1,6 мм.After the electrodes were installed in the mold, a voltage (9 kV) was applied to them through the contacts and thereby created an electrostatic field between them. After creating an electrostatic field, the abrasive mixture was started to be placed in the mold. The
Абразивную смесь укладывали в пресс-форму до момента, когда образующийся в пресс-форме слой абразивной смеси достигал требуемого уровня, а именно порядка 1 мм выше верхнего края кольцевой обоймы 5 (фиг.1, фиг.4). Расстояние от верхнего края кольцевой обоймы 5 до нижней формовочной плиты 4, в данном случае, регулировали путем перемещения последней с помощью выталкивателя 2 (фиг.1, фиг.4) перед установкой электродов в пресс-форму. После достижения абразивной смесью в пресс-форме требуемого уровня колебания сита и укладку абразивной смеси прекращали, прерывали также действие электростатического поля. Затем электроды извлекали из пресс-формы. При извлечении из пресс-формы электроды перемещали строго вверх, что позволяло избежать смещения и нарушения ориентации большинства шлифовальных зерен, находившихся в пресс-форме. После этого наружную поверхность слоя 12 абразивной смеси 9, уложенной в пресс-форму, разравнивали и удаляли излишки абразивной смеси с помощью разравнивающего устройства 13 (фиг.6). Затем, производили формование путем сжатия слоя 12 абразивной смеси 9 в пресс-форме путем приложения сжимающего усилия F (направление показано стрелкой) к верхней формовочной плите 14 (фиг.7). Прессование осуществляли на гидравлическом прессе модели ДБ2428А, при этом усилие прессования составляло F=63 тс.После этого заформованный шлифовальный круг 15 извлекали из пресс-формы путем перемещения нижней формовочной плиты 4 при помощи выталкивателя 2 (фиг.8). После извлечения шлифовального круга из пресс-формы его подвергали термообработке, которую производили в камерной электропечи модели TK-96.1300.L.3Ф., в течение 24 часов, при этом максимальная температура термообработки составляла 190°С.The abrasive mixture was placed in the mold until the moment when the layer of abrasive mixture formed in the mold reached the required level, namely, about 1 mm above the upper edge of the annular holder 5 (Fig. 1, Fig. 4). The distance from the upper edge of the
Изготовленные отрезные шлифовальные круги с радиальной и тангенциальной ориентацией зерен, а также круги с неориентированными зернами были подвергнуты сравнительным испытаниям. Первоначально были проведены испытания отрезных кругов на механическую прочность. Данные испытания проводились общепринятым динамическим способом (ГОСТ 30513-97, ГОСТ 12.3.028-82), при котором шлифовальные круги вращали требуемое время со скоростью, превышающей рабочую скорость круга на определенную величину. Для проведения испытаний был использован специально изготовленный стенд (Короткое В.А. Стенд для испытания отрезных шлифовальных кругов на механическую прочность. - Обработка металлов, №2 (31) 2006, с.10-11). Здесь шлифовальный круг устанавливали в бронекамеру на шпиндель испытательного стенда, после чего бронекамеру закрывали и шлифовальный круг динамически нагружали путем его вращения. Скорость вращения испытываемых отрезных кругов, согласно ГОСТ 12.3.028-82, в 1,3 раза превышала рабочую скорость (50 м/с) и составляла 65 м/с (5400 об/мин). Время выдержки каждого круга на испытательной скорости составляло 5 мин.The manufactured cutting grinding wheels with radial and tangential grain orientations, as well as circles with non-oriented grains, were subjected to comparative tests. Initially, mechanical wheels were tested for cutting wheels. These tests were carried out by the generally accepted dynamic method (GOST 30513-97, GOST 12.3.028-82), in which grinding wheels rotated the required time at a speed exceeding the working speed of the wheel by a certain amount. For testing, a specially made stand was used (Korotkoe V.A. Stand for testing cutting wheels for mechanical strength. - Metal Processing, No. 2 (31) 2006, pp. 10-11). Here, the grinding wheel was installed in an armored chamber on the spindle of the test bench, after which the armored chamber was closed and the grinding wheel was dynamically loaded by rotating it. The rotation speed of the tested cutting wheels, according to GOST 12.3.028-82, was 1.3 times higher than the operating speed (50 m / s) and amounted to 65 m / s (5400 rpm). The exposure time of each circle at the test speed was 5 minutes
В процессе испытания всех сравниваемых разновидностей кругов (по три круга каждого типа) разрушения кругов отмечено не было, что позволило сделать вывод о том, что все указанные разновидности кругов пригодны для работы с регламентируемой, согласно ГОСТ 21963-2002, скоростью 50 м/с.During the test of all compared varieties of circles (three circles of each type), the destruction of the circles was not noted, which led to the conclusion that all these varieties of circles are suitable for operation with a regulated speed of 50 m / s according to GOST 21963-2002.
После этого были осуществлены сравнительные испытания опытных отрезных кругов шлифованием. Испытания проводились на специальном стенде на базе станка модели ЗА64Д. Здесь асинхронный электродвигатель станка был заменен на двигатель постоянного тока, запитываемый через тиристорный привод, что позволило изменять скорость вращения шпинделя станка в широких пределах. Испытания всех трех разновидностей сравниваемых отрезных кругов производилось на скорости 50 м/с. При проведении испытаний в качестве обрабатываемой заготовки, согласно ГОСТ 21963-2002, была использована труба 21,3×2,8 мм, материал трубы - Сталь 10. Обрабатываемую заготовку в процессе испытаний прижимали к шлифовальному кругу при помощи рычажно-балансирного механизма с постоянным усилием, составлявшим 27 Н. Каждым испытуемым кругом осуществлялось по 25 резов заготовки. Непосредственно контролировали время каждого реза, исходные массы круга и заготовки, массы круга и заготовки, а также отрезанных от нее частей после 25-и резов. Время контролировали механическим секундомером с ценой деления 0,2 с. Массы контролировали с помощью электрических весов модели ВЛКТ-500 г-М, точность измерения которых составляет 0,01 г. Значения контролируемых параметров позволяли определять производительность шлифования как массу металла, сошлифовываемого за единицу времени, а также износ кругов как массу материала круга, затрачиваемую на осуществление 25-и резов заготовки. С целью получения адекватных результатов было испытано по три круга из каждой партии и определены средние значения производительности шлифования и износа кругов каждой разновидности.After that, comparative tests of experimental cutting wheels by grinding were carried out. The tests were carried out on a special bench based on the machine model ZA64D. Here, the machine’s asynchronous electric motor was replaced by a direct current motor fed through a thyristor drive, which allowed changing the rotation speed of the machine spindle over a wide range. Tests of all three varieties of the compared cutting wheels were carried out at a speed of 50 m / s. When testing as a workpiece, according to GOST 21963-2002, a pipe of 21.3 × 2.8 mm was used, the pipe material was
Были получены результаты (Korotkov V.A. Research of the exploitation abilities of the cutting discs, which consist of the abrasive grains with controlled orientation // Modern techniques and technologies (MTT 2007): Proceedings of the 13-th international scientific and practical conference of students, post-graduates and young scientists, March 26-30, 2007. - Tomsk, Russia, 2007, P. 49-51.), которые показывают, что у отрезных шлифовальных кругов с радиальной ориентацией шлифовальных зерен производительность шлифования составила 14,83 г/мин, а износ составил 22,08 г. У отрезных шлифовальных кругов с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен производительность шлифования составила 12,33 г/мин, а износ составил 17,48 г. У обычных отрезных шлифовальных кругов с неориентированными шлифовальными зернами производительность шлифования составила 13,21 г/мин, а износ - 20,45 г.The results were obtained (Korotkov VA Research of the exploitation abilities of the cutting discs, which consist of the abrasive grains with controlled orientation // Modern techniques and technologies (MTT 2007): Proceedings of the 13th international scientific and practical conference of students, post-graduates and young scientists, March 26-30, 2007. - Tomsk, Russia, 2007, P. 49-51.), which show that for cutting grinding wheels with a radial orientation of the grinding grains, the grinding performance was 14.83 g / min, and the wear was 22.08 g. For cutting grinding wheels with the tangential orientation of the grinding grains, the grinding performance was 12.33 g / min, and the wear was Tavil 17.48 g. For conventional detachable grinding wheels with non-oriented grinding grains, grinding performance was 13.21 g / min and wear was 20.45 g.
Испытания выявили, что у отрезных шлифовальных кругов, изготовленных заявляемым способом, а именно с радиальной ориентацией зерен, производительность шлифования выше, чем у кругов с неориентированными зернами, на 12,3%, но и износ выше на 8%. У отрезных кругов с тангенциальной ориентацией зерен производительность шлифования ниже, чем у кругов с неориентированными зернами, на 6,7%, но и износ ниже на 14,5%.Tests revealed that in cutting grinding wheels made by the claimed method, namely with a radial grain orientation, grinding performance is higher than that of wheels with non-oriented grains by 12.3%, but wear is also higher by 8%. For cutting wheels with a tangential grain orientation, grinding performance is lower than for wheels with non-oriented grains by 6.7%, but wear is also lower by 14.5%.
Кроме того, выявлено, что зона термического влияния, фиксируемая на заготовке по образующимся цветам побежалости в месте выхода из нее отрезного круга, имеет наименьший размер при обработке заготовок кругами с радиально ориентированными зернами (3,1 мм от края реза), а наибольший размер - при обработке отрезными кругами с тангенциально ориентированными зернами (4,1 мм от края реза). При разрезке заготовок обычным кругом с неориентированными зернами цвета побежалости фиксируются на расстоянии до 3,7 мм от края реза.In addition, it was found that the heat-affected zone fixed on the workpiece according to the emerging discoloration colors at the exit point of the cutting wheel from it has the smallest size when processing workpieces in circles with radially oriented grains (3.1 mm from the edge of the cut), and the largest size when machining with cutting wheels with tangentially oriented grains (4.1 mm from the edge of the cut). When cutting workpieces in a regular circle with non-oriented grains, the tint colors are fixed at a distance of up to 3.7 mm from the edge of the cut.
Таким образом, результаты испытания опытных отрезных шлифовальных кругов показывают, что заявляемый способ позволяет изготавливать шлифовальные инструменты с механической прочностью не ниже, чем у инструментов с неориентированными зернами. Кроме того, заявляемый способ обеспечивает повышение производительности шлифования. В случае, когда требуется повысить производительность шлифования, целесообразно изготавливать заявляемым способом и применять, например, шлифовальные круги с радиальной ориентацией зерен. Заявляемый способ позволяет снизить износ шлифовальных кругов, например, путем тангенциальной ориентации шлифовальных зерен (в тех случаях, когда данный параметр важнее производительности шлифования).Thus, the test results of the experimental cutting grinding wheels show that the inventive method allows to produce grinding tools with a mechanical strength not lower than that of tools with non-oriented grains. In addition, the inventive method provides improved grinding performance. In the case when it is required to increase the grinding performance, it is advisable to produce by the claimed method and apply, for example, grinding wheels with a radial grain orientation. The inventive method allows to reduce wear of the grinding wheels, for example, by the tangential orientation of the grinding grains (in cases where this parameter is more important than grinding performance).
Заявляемый способ обеспечивает повышение качества обрабатываемых поверхностей. Например, при отрезке шлифовальным кругом с радиальной ориентацией зерен теплонапряженность процесса шлифования снижается, что приводит к уменьшению зоны термического влияния а также величины и характера прижога. Для случаев чистового шлифования с применением смазочно-охлаждающих жидкостей, когда требуется получение низкой шероховатости поверхности, целесообразно изготавливать и применять инструменты с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен.The inventive method provides improved quality of the processed surfaces. For example, when cutting with a grinding wheel with a radial orientation of the grains, the heat stress of the grinding process decreases, which leads to a decrease in the zone of thermal influence and also the magnitude and nature of the burn. For cases of fine grinding with the use of cutting fluids, when it is required to obtain a low surface roughness, it is advisable to manufacture and use tools with the tangential orientation of the grinding grains.
Второй пример конкретного применения способа. Заявляемым способом были изготовлены отрезные шлифовальные круги на бакелитовой связке с упрочняющими элементами в виде стеклосеток и втулок 230×4×32 13А40Н Т2 БУ 80 м/с, у которых шлифовальные зерна ориентировали электростатическим полем. Были изготовлены отрезные круги, у которых шлифовальные зерна ориентировали относительно рабочей поверхности круга в радиальном направлении, а также круги, у которых зерна ориентировали в тангенциальном направлении. Для сравнения эксплуатационных показателей отрезных шлифовальных кругов, изготовленных заявляемым способом, со шлифовальными кругами, производимыми известным способом (т.е. с упрочняющими стеклосетками и втулками, а также с неориентированными шлифовальными зернами), в тех же условиях, на том же оборудовании и за один технологический цикл была изготовлена партия отрезных кругов 230×4×32 13А40Н Т2 БУ 80 м/с, у которых шлифовальные зерна не подвергали ориентированию.The second example of a specific application of the method. The inventive method was made of cutting grinding wheels on a bakelite bond with reinforcing elements in the form of fiberglass and bushings 230 × 4 × 32 13A40N T2 BU 80 m / s, in which the grinding grains were oriented with an electrostatic field. Cutting wheels were made in which the grinding grains were oriented relative to the working surface of the wheel in the radial direction, as well as circles in which the grains were oriented in the tangential direction. To compare the operational performance of cutting grinding wheels made by the claimed method, with grinding wheels produced in a known manner (i.e., with reinforcing fiberglass grids and bushings, as well as with non-oriented grinding grains), in the same conditions, on the same equipment and for one The technological cycle was a batch of cutting wheels 230 × 4 × 32 13A40N T2 BU 80 m / s, in which the grinding grains were not subjected to orientation.
Отрезные шлифовальные круги с неориентированными зернами были выбраны в качестве сравнительного эталона, поскольку известный способ изготовления шлифовальных инструментов, в котором шлифовальные зерна ориентируют электростатическим полем (авторское свидетельство СССР №841947, МПК B24D 5/00; опубл. 30.06.81, Бюл. №24), не позволяет изготавливать шлифовальные круги на бакелитовой связке, в том числе с упрочняющими стеклосетками и втулками.Cutting grinding wheels with non-oriented grains were chosen as a comparative standard, since the known method of manufacturing grinding tools in which grinding grains are oriented with an electrostatic field (USSR author's certificate No. 841947,
Для изготовления заявляемым способом отрезных шлифовальных кругов были взяты шлифовальные зерна нормального электрокорунда марки 13А с зернистостью №40. Зерна последовательно смешивали с увлажнителями (жидкий бакелит), связующими (пульвербакелит) и наполнителями (криолит, пирит). После этого, с целью получения однородной массы без комков, полученную смесь протирали через сито.For the manufacture of the inventive method of cutting grinding wheels were taken grinding grains of normal electrocorundum grade 13A with a grain size of No. 40. The grains were successively mixed with moisturizers (liquid bakelite), binders (pulverbakelite) and fillers (cryolite, pyrite). After that, in order to obtain a homogeneous mass without lumps, the resulting mixture was rubbed through a sieve.
Затем, в твердотельную пресс-форму поочередно укладывали стеклосетки и абразивную смесь. Сначала в пресс-форму укладывали первую стеклосетку, после чего в пресс-форму устанавливали вертикально электроды, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины. При этом, использовали пресс-форму, у которой поверхности деталей, непосредственно контактирующие с электродами, были выполнены из диэлектрического материала, удовлетворяющего требованиям жесткости и прочности пресс-формы. В данном случае была использована та же пресс-форма, что и в первом примере осуществления заявляемого способа, т.е. из диэлектрического материала (текстолита) были выполнены поверхности нижней формовочной плиты 4 и кольцевой обоймы 5, контактирующие с электродами 6 (фиг.1-фиг.10).Then, fiberglass and abrasive mixture were alternately placed in the solid-state mold. First, the first fiberglass mesh was placed in the mold, after which electrodes representing thin-walled metal plates were mounted vertically in the mold. In this case, a mold was used, in which the surfaces of the parts directly in contact with the electrodes were made of a dielectric material that meets the requirements of rigidity and strength of the mold. In this case, the same mold was used as in the first embodiment of the proposed method, i.e. of the dielectric material (textolite) were made the surface of the
Аналогично, были использованы те же электроды, что и в первом примере осуществления заявляемого способа. Число и взаимное расположение электродов было выбрано исходя из типа, формы, размеров изготавливаемого инструмента и необходимого направления ориентации шлифовальных зерен. Для стабильности и точности расположения в пресс-форме были использованы электроды, жестко закрепленные на твердотельном корпусе из диэлектрического материала (текстолита). Так, при изготовлении шлифовальных кругов с радиальной ориентацией зерен были применены электроды 6, представляющие из себя кольцевые тонкостенные металлические пластины, которые жестко закреплены в прорезях на призматическом корпусе 7 и соединены между собой через отверстия в корпусе 7 контактами 8 (фиг.1-фиг.3). При изготовлении шлифовальных кругов с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен были применены электроды 6, представляющие из себя тонкостенные металлические пластины прямоугольной формы, которые жестко закреплены в прорезях на кольцеобразном корпусе 7 и соединены между собой через отверстия в корпусе 7 контактами 8 (фиг.4, фиг.5). В обоих случаях электроды были выполнены из луженой жести и соединены контактами (медными проводами в изолирующей оплетке) таким образом, чтобы при подаче напряжения на контакты любые два соседних электрода имели разные полюса. Толщина электродов, т.е. тонкостенных металлических пластин из луженой жести, была выбрана минимальной, а также достаточной для их жесткости и составила 0,2 мм.Similarly, the same electrodes were used as in the first embodiment of the proposed method. The number and relative position of the electrodes was chosen based on the type, shape, size of the manufactured tool and the necessary direction of orientation of the grinding grains. For stability and accuracy of location in the mold, electrodes were used, rigidly mounted on a solid-state housing made of dielectric material (PCB). So, in the manufacture of grinding wheels with a radial grain orientation,
Исходя из того, что для отрезных шлифовальных кругов с наружным диаметром 230 мм предельный диаметр износа, ограничиваемый размерами шпиндельных узлов шлифовального оборудования, составляет порядка 130 мм, в процессе изготовления у посадочного отверстия кругов до диаметра 130 мм ориентация шлифовальных зерен не производилась, т.е. в данной зоне электроды в пресс-форме не размещались (подобно тому, как показано на фиг.1-фиг.5).Based on the fact that for detachable grinding wheels with an outer diameter of 230 mm, the maximum wear diameter limited by the dimensions of the spindle assemblies of the grinding equipment is about 130 mm, during the manufacturing process at the landing hole of the wheels to a diameter of 130 mm, the orientation of the grinding grains was not made, i.e. . in this zone, the electrodes in the mold were not placed (similar to that shown in Fig.1-Fig.5).
Минимальное расстояние между электродами было выбрано таким, чтобы при создании электростатического поля между ними не возникали разряды. В свою очередь, на расстояние, при котором между электродами возникают разряды, непосредственно влияет напряженность электростатического поля. Напряженность электростатического поля, задаваемая величиной подаваемого на электроды напряжения, была выбрана исходя из свойств абразивной смеси. Величина подаваемого напряжения составляла 9 кВ. Для данного значения напряжения расстояние возникновения разрядов было определено экспериментально и составило порядка 8 мм. Соответственно, расстояние между электродами было выбрано с запасом надежности. Так, при изготовлении шлифовальных кругов с радиальной ориентацией зерен, когда электроды были взаимно расположены, как показано на фиг.1-фиг.3, данное расстояние составило 12,5 мм.The minimum distance between the electrodes was chosen so that discharges would not occur between them when creating an electrostatic field. In turn, the distance at which discharges occur between the electrodes is directly affected by the intensity of the electrostatic field. The electrostatic field strength, set by the magnitude of the voltage applied to the electrodes, was selected based on the properties of the abrasive mixture. The magnitude of the applied voltage was 9 kV. For a given voltage value, the distance of occurrence of discharges was determined experimentally and amounted to about 8 mm. Accordingly, the distance between the electrodes was chosen with a safety margin. So, in the manufacture of grinding wheels with a radial orientation of the grains, when the electrodes were mutually arranged, as shown in figure 1-figure 3, this distance was 12.5 mm
При изготовлении шлифовальных кругов с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен (взаимное расположение электродов, как на фиг.4 и фиг.5) электроды размещали вдоль радиусов, т.е. в направлении от центра к периферии круга, через 8°11', при этом расстояние между электродами дискретно изменялось от 9,2 мм у диаметра 130 мм, до 16,4 мм на периферии круга и, в среднем, составляло порядка 12,5 мм.In the manufacture of grinding wheels with the tangential orientation of the grinding grains (relative positions of the electrodes, as in FIG. 4 and FIG. 5), the electrodes were placed along radii, i.e. in the direction from the center to the periphery of the circle, through 8 ° 11 ', while the distance between the electrodes was discretely changed from 9.2 mm at a diameter of 130 mm to 16.4 mm at the periphery of the circle and, on average, was about 12.5 mm .
Высота электродов была выбрана исходя из условия превышения необходимой высоты слоя абразивной смеси в пресс-форме (6 мм), а также из условия размещения корпуса, на котором закреплены электроды, вне полости пресс-формы, и составила 50 мм.The height of the electrodes was chosen on the basis of exceeding the required height of the layer of abrasive mixture in the mold (6 mm), as well as from the condition of placing the housing on which the electrodes are mounted outside the cavity of the mold, and amounted to 50 mm
После установки электродов в пресс-форму на них через контакты подавали напряжение (9 кВ) и тем самым создавали меду ними электростатическое поле. После создания электростатического поля в пресс-форму начинали укладывать абразивную смесь. Укладку абразивной смеси производили таким образом, как показано на фиг.1, фиг.2 и фиг.4. Абразивную смесь 9 подавали в пресс-форму через вибрирующее сито 10, расположенное над пресс-формой и электродами (направления колебаний сита показаны стрелками), благодаря чему шлифовальные зерна попадали в пресс-форму в виде множества свободно падающих гранул 11, ориентировались электростатическим полем и постепенно заполняли пресс-форму до требуемого уровня, образуя в пресс-форме слой абразивной смеси. Размер отверстий в сите был выбран таким, чтобы абразивная смесь укладывалась в пресс-форму не в виде сплошной массы, а в виде множества отдельных гранул, т.е. отдельных шлифовальных зерен, покрытых связующим, а также чтобы обеспечивалась высокая производительность процесса укладки. Определяющим фактором, повлиявшим на выбор размера отверстий в сите, являлся размер зерен в абразивной смеси, т.е. их номер зернистости (№40), и размер отверстий составил 1,6 мм.After the electrodes were installed in the mold, a voltage (9 kV) was applied to them through the contacts and thereby created an electrostatic field between them. After creating an electrostatic field, the abrasive mixture was started to be placed in the mold. Laying the abrasive mixture was made in such a way as shown in figure 1, figure 2 and figure 4. The
Абразивную смесь укладывали в пресс-форму до момента, когда образующийся в пресс-форме слой абразивной смеси достигал требуемого уровня. Требуемый в данном случае уровень укладки абразивной смеси в пресс-форму располагался порядка 1 мм выше верхнего края кольцевой обоймы 5 (фиг.1, фиг.4). Расстояние от верхнего края кольцевой обоймы 5 до нижней формовочной плиты 4 регулировали путем перемещения последней с помощью выталкивателя 2 (фиг.1, фиг.4) перед укладкой первой стеклосетки и установки электродов в пресс-форму. После достижения абразивной смесью в пресс-форме требуемого уровня колебания сита и укладку абразивной смеси прекращали, прерывали также действие электростатического поля. Затем электроды извлекали из пресс-формы. При извлечении из пресс-формы электроды перемещали строго вверх, что позволяло избежать смещения и нарушения ориентации большинства шлифовальных зерен, находившихся в пресс-форме. После этого наружную поверхность слоя 12 абразивной смеси 9, уложенной в пресс-форму, разравнивали и удаляли излишки абразивной смеси с помощью разравнивающего устройства 13, как показано на фиг.6. После этого в пресс-форму укладывали вторую стеклосетку. Затем, в пресс-форму у посадочного отверстия изготавливаемого шлифовального круга укладывали металлическую втулку, после чего производили формование инструмента путем сжатия уложенных в пресс-форму компонентов путем приложения сжимающего усилия F (направление показано стрелкой) к верхней формовочной плите 14, подобно тому, как показано на фиг.7. Прессование осуществляли на гидравлическом прессе модели ДБ2428А, при этом усилие прессования составляло F=63 тс. После этого шлифовальный круг извлекали из пресс-формы путем перемещения нижней формовочной плиты 4 при помощи выталкивателя 2 (фиг.9). В результате получали заформованный отрезной шлифовальный круг 15 (фиг.9) с ориентированными зернами, у которого слой 12 абразивной смеси 9 армирован по торцам стеклосетками 16, а у посадочного отверстия расположена втулка 17. После извлечения шлифовального круга из пресс-формы его подвергали термообработке, которую производили в камерной электропечи модели ТК-96.1300.L.3Ф., в течение 24 часов, при этом максимальная температура термообработки составляла 190°С.The abrasive mixture was placed into the mold until the layer of the abrasive mixture formed in the mold reached the desired level. The level of laying of the abrasive mixture in the mold required in this case was located about 1 mm above the upper edge of the annular holder 5 (Fig. 1, Fig. 4). The distance from the upper edge of the
Изготовленные отрезные шлифовальные круги с радиальной и тангенциальной ориентацией зерен, а также круги с неориентированными зернами были подвергнуты сравнительным испытаниям. Первоначально были проведены испытания отрезных кругов на механическую прочность. Данные испытания проводились общепринятым динамическим способом (ГОСТ 30513-97, ГОСТ 12.3.028-82), при котором шлифовальные круги вращали требуемое время со скоростью, превышающей рабочую скорость круга на определенную величину. Для проведения испытаний был использован специально изготовленный стенд (Короткое В.А. Стенд для испытания отрезных шлифовальных кругов на механическую прочность. - Обработка металлов, №2 (31) 2006, с.10-11). Здесь шлифовальный круг устанавливали в бронекамеру на шпиндель испытательного стенда, после чего бронекамеру закрывали и шлифовальный круг динамически нагружали путем его вращения. Скорость вращения испытываемых отрезных кругов, согласно ГОСТ 12.3.028-82, в 1,3 раза превышала рабочую скорость (80 м/с) и составляла 104 м/с (8640 об/мин). Время выдержки каждого круга на испытательной скорости составляло 5 мин.The manufactured cutting grinding wheels with radial and tangential grain orientations, as well as circles with non-oriented grains, were subjected to comparative tests. Initially, mechanical wheels were tested for cutting wheels. These tests were carried out by the generally accepted dynamic method (GOST 30513-97, GOST 12.3.028-82), in which grinding wheels rotated the required time at a speed exceeding the working speed of the wheel by a certain amount. For testing, a specially made stand was used (Korotkoe V.A. Stand for testing cutting wheels for mechanical strength. - Metal Processing, No. 2 (31) 2006, pp. 10-11). Here, the grinding wheel was installed in an armored chamber on the spindle of the test bench, after which the armored chamber was closed and the grinding wheel was dynamically loaded by rotating it. The rotation speed of the tested cutting wheels, according to GOST 12.3.028-82, was 1.3 times higher than the working speed (80 m / s) and amounted to 104 m / s (8640 rpm). The exposure time of each circle at the test speed was 5 minutes
В процессе испытания всех сравниваемых разновидностей кругов (по три круга каждого типа) разрушения кругов отмечено не было, что позволило сделать вывод о том, что все указанные разновидности кругов пригодны для работы с регламентируемой, согласно ГОСТ 21963-2002, скоростью 80 м/с.In the process of testing all the compared types of circles (three circles of each type), the destruction of the circles was not noted, which led to the conclusion that all of these types of circles are suitable for operation with a regulated speed of 80 m / s, according to GOST 21963-2002.
После этого были осуществлены сравнительные испытания опытных отрезных кругов шлифованием. Испытания проводились на специальном стенде на базе станка модели ЗА64Д. Здесь асинхронный электродвигатель станка был заменен на двигатель постоянного тока, запитываемый через тиристорный привод, что позволило изменять скорость вращения шпинделя станка в широких пределах. Испытания всех трех разновидностей сравниваемых отрезных кругов производились на скорости 80 м/с. При проведении испытаний в качестве обрабатываемой заготовки, согласно ГОСТ 21963-2002, была использована труба 21,3×2,8 мм, материал трубы - Сталь 10. Обрабатываемую заготовку в процессе испытаний прижимали к шлифовальному кругу при помощи рычажно-балансирного механизма с постоянным усилием, составлявшим 32 Н. Каждым испытуемым кругом осуществлялось по 25 резов заготовки. Непосредственно контролировали время каждого реза, исходные массы круга и заготовки, массы круга и заготовки, а также отрезанных от нее частей, после 25-и резов. Время контролировали механическим секундомером с ценой деления 0,2 с. Массы контролировали с помощью электрических весов модели ВЛКТ-500 г-М, точность измерения которых составляет 0,01 г. Значения контролируемых параметров позволяли определять производительность шлифования как массу металла, сошлифовываемого за единицу времени, а также износ кругов как массу материала круга, затрачиваемую на осуществление 25-и резов заготовки. С целью получения адекватных результатов было испытано по три круга из каждой партии и определены средние значения производительности шлифования и износа кругов каждой разновидности.After that, comparative tests of experimental cutting wheels by grinding were carried out. The tests were carried out on a special bench based on the machine model ZA64D. Here, the machine’s asynchronous electric motor was replaced by a direct current motor fed through a thyristor drive, which allowed changing the rotation speed of the machine spindle over a wide range. Tests of all three varieties of the compared cutting wheels were carried out at a speed of 80 m / s. When testing as a workpiece, according to GOST 21963-2002, a pipe of 21.3 × 2.8 mm was used, the pipe material was
Были получены следующие результаты. Так, у отрезных шлифовальных кругов с радиальной ориентацией шлифовальных зерен производительность шлифования составила 48,54 г/мин, а износ составил 22,86 г. У отрезных шлифовальных кругов с тангенциальной ориентацией шлифовальных зерен производительность шлифования составила 38,77 г/мин, а износ составил 13,54 г. У обычных отрезных шлифовальных кругов с неориентированными шлифовальными зернами производительность шлифования составила 42,22 г/мин, а износ - 16,87 г.The following results were obtained. So, for cutting grinding wheels with a radial orientation of the grinding grains, grinding performance was 48.54 g / min and wear was 22.86 g. For cutting grinding wheels with a tangential orientation of grinding grains grinding performance was 38.77 g / min and amounted to 13.54 g. For conventional detachable grinding wheels with non-oriented grinding grains, grinding performance was 42.22 g / min and wear was 16.87 g.
Испытания выявили, что у отрезных шлифовальных кругов, изготовленных заявляемым способом, а именно с радиальной ориентацией зерен, производительность шлифования выше, чем у кругов с неориентированными зернами, на 15%, но и износ выше на 35,5%. У отрезных кругов с тангенциальной ориентацией зерен производительность шлифования ниже, чем у кругов с неориентированными зернами, на 8,2%, но и износ ниже на 19,7%.Tests revealed that in cutting grinding wheels made by the claimed method, namely with a radial grain orientation, grinding performance is higher than that of wheels with non-oriented grains by 15%, but wear is also higher by 35.5%. For cutting wheels with a tangential grain orientation, grinding performance is lower than for wheels with non-oriented grains by 8.2%, but wear is also lower by 19.7%.
Кроме того, выявлено, что зона термического влияния, фиксируемая на заготовке по образующимся цветам побежалости в месте выхода из нее отрезного круга имеет наименьший размер при обработке заготовок кругами с радиально ориентированными зернами (2,8 мм от края реза), а наибольший размер - при обработке отрезными кругами с тангенциально ориентированными зернами (3,9 мм от края реза). При разрезке заготовок обычным кругом с неориентированными зернами цвета побежалости фиксируются на расстоянии до 3,5 мм от края реза.In addition, it was found that the heat-affected zone fixed on the workpiece according to the emerging discoloration colors at the exit point of the cut-off wheel has the smallest size when processing workpieces in circles with radially oriented grains (2.8 mm from the edge of the cut), and the largest size when processing with cutting wheels with tangentially oriented grains (3.9 mm from the edge of the cut). When cutting workpieces in a regular circle with non-oriented grains, the tint colors are fixed at a distance of up to 3.5 mm from the edge of the cut.
Таким образом, результаты испытания опытных отрезных шлифовальных кругов показывают, что заявляемый способ позволяет изготавливать шлифовальные инструменты, механическая прочность которых не ниже, чем у инструментов с неориентированными зернами. Кроме того, заявляемый способ обеспечивает повышение производительности шлифования. В случае, когда требуется повысить производительность шлифования, целесообразно изготавливать заявляемым способом и применять, например, шлифовальные круги с радиальной ориентацией зерен. Заявляемый способ позволяет снизить износ шлифовальных инструментов, например, путем тангенциальной ориентации шлифовальных зерен в шлифовальных кругах.Thus, the test results of the experimental cutting grinding wheels show that the inventive method allows the manufacture of grinding tools, the mechanical strength of which is not lower than that of tools with non-oriented grains. In addition, the inventive method provides improved grinding performance. In the case when it is required to increase the grinding performance, it is advisable to produce by the claimed method and apply, for example, grinding wheels with a radial grain orientation. The inventive method allows to reduce the wear of grinding tools, for example, by the tangential orientation of the grinding grains in the grinding wheels.
Заявляемый способ обеспечивает повышение качества обрабатываемых поверхностей. Например, при отрезке шлифовальным кругом с радиальной ориентацией зерен теплонапряженность процесса шлифования снижается, что уменьшает зону термического влияния и величину прижога на заготовке.The inventive method provides improved quality of the processed surfaces. For example, when cutting with a grinding wheel with a radial grain orientation, the heat stress of the grinding process decreases, which reduces the heat-affected zone and the size of the burn on the workpiece.
Кроме того, заявляемый способ позволяет изготавливать шлифовальные инструменты с любыми требуемыми углами ориентации зерен относительно рабочей поверхности инструментов, что дает возможность регулировать и улучшать их эксплуатационные показатели в широких пределах.In addition, the inventive method allows the manufacture of grinding tools with any desired grain orientation angles relative to the working surface of the tools, which makes it possible to adjust and improve their performance over a wide range.
Таким образом, заявляемый способ позволяет изготавливать различные типы шлифовальных инструментов, в том числе шлифовальные круги с упрочняющими элементами в виде армирующих стеклосеток и втулок, эксплуатационные показатели которых, например производительность шлифования, износ, качество обработанных поверхностей, регулируют путем ориентирования шлифовальных зерен относительно рабочей поверхности инструментов в процессе их изготовления воздействием электростатического поля.Thus, the inventive method allows the manufacture of various types of grinding tools, including grinding wheels with reinforcing elements in the form of reinforcing fiberglass grids and bushings, the performance of which, for example, grinding performance, wear, quality of the treated surfaces, is regulated by orienting the grinding grains relative to the working surface of the tools during their manufacture by exposure to an electrostatic field.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105086/02A RU2369474C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Method of producing grinding tool with oriented grains |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105086/02A RU2369474C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Method of producing grinding tool with oriented grains |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369474C1 true RU2369474C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41260860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008105086/02A RU2369474C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Method of producing grinding tool with oriented grains |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369474C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10196551B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-02-05 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Fixed abrasive articles and methods of forming same |
| US10358589B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-07-23 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Fixed abrasive articles and methods of forming same |
| RU202864U1 (en) * | 2019-02-04 | 2021-03-11 | Александр Алексеевич Дайлов | GRINDING HEAD OF MOSAIC GRINDING MACHINE |
-
2008
- 2008-02-11 RU RU2008105086/02A patent/RU2369474C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента /Под ред. Ю.М.Ковальчука. - М.: Машиностроение, 1984, с.169-172. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10196551B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-02-05 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Fixed abrasive articles and methods of forming same |
| US10358589B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-07-23 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Fixed abrasive articles and methods of forming same |
| RU202864U1 (en) * | 2019-02-04 | 2021-03-11 | Александр Алексеевич Дайлов | GRINDING HEAD OF MOSAIC GRINDING MACHINE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1319693C (en) | Electric discharge machining electrode and method | |
| CN105538174B (en) | A kind of emery wheel block and preparation method thereof, buffing wheel | |
| CN100574999C (en) | Production is used for the method for the block tool of surface finishing operations | |
| RU2369474C1 (en) | Method of producing grinding tool with oriented grains | |
| CN101590626B (en) | Bamboo ceramic grinding wheel, preparation method and application thereof | |
| CN1907649A (en) | Manufacturing method of grinding and cutting tool for controllable component structure with three-dimensional arrangement abrasive particle | |
| CN110340748A (en) | A kind of rotary ultrasonic method processes the method and device of micro- hemisphere cavity plate array | |
| Qiu et al. | Effect of additive particles on the performance of ultraviolet-cured resin-bond grinding wheels fabricated using additive manufacturing technology | |
| CN104625980B (en) | A kind of accurate mill roller abrasive wheel and preparation method thereof | |
| CN112247831B (en) | Process method for automatically processing grinding pad | |
| CN108312357A (en) | Low noise diamond saw blade | |
| RU2433032C1 (en) | Mass for production of abrasive wheel | |
| CN208584427U (en) | A kind of sample preparation device of brazed multilayer diamond grinding head | |
| RU2293013C2 (en) | Abrasive article producing method | |
| US4132038A (en) | Cutting master and method of making cutting master for erosion machining | |
| WO2009138435A1 (en) | An abrasive material, wheel and tool for grinding semiconductor substrates, and method of manufacture of same | |
| JP3958432B2 (en) | Manufacturing method of grinding tool | |
| RU2349446C1 (en) | Method for manufacture of grinding disks of higher strength on bakelite binder | |
| US3990868A (en) | Method of making cutting master for erosion machining | |
| CN107262821A (en) | The diamond full working lining ultrathin saw bit of radial positioning distribution and its manufacture craft | |
| CN110281169B (en) | Hydraulic abrasive tool and incremental dressing method thereof | |
| US3948620A (en) | Method of making cutting master for erosion machining | |
| CN102554787A (en) | Diamond grinding block dressing device for polished tile | |
| RU2358853C1 (en) | Diamond-abrasive wheel with combined grit | |
| RU2049655C1 (en) | Method of manufacturing the diamond tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100212 |