АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ (ВАРИАНТЫ)

Устройство относится к абразивным инструментам для шлифования, фрезерования и сверления.
Известна фреза, содержащая хвостовик и рабочую часть с радиусным закруглением в нижней части, причем рабочая часть имеет коническую форму, на которой выполнены режущие элементы, (см. Алексеев Г.А. и др. Конструирование инструмента. - М.: Машиностроение, 1979, с.174-175, фиг.136 б).
В результате анализа конструкции фрезы необходимо отметить, что она не позволяет осуществлять обработку широкого спектра криволинейных поверхностей, то есть ее технологические возможности весьма ограничены. При переточке инструмент изменяет свои размеры и, кроме того, форму, что снижает точность и качество обработки и приводит к необходимости корректировать технологический процесс обработки. Известен инструмент для обработки криволинейных поверхностей, содержащий хвостовик и рабочую часть с режущими элементами. Рабочая часть выполнена криволинейной формы в виде тела вращения, причем криволинейная поверхность выполнена с переменной кривизной (SU 1271680).
Наиболее близким аналогом является инструмент для обработки криволинейных поверхностей (RU 2118251), который содержит хвостовик и рабочую часть с режущими элементами. Рабочая часть выполнена в виде тела вращения с профилированной образующей. Образующая содержит четыре сопряженных между собой участка с разными законами формирования профиля. На первом и третьем участках образующая выполнена в виде части окружности. На втором - в виде кривой переменной кривизны. На четвертом, расположенном со стороны хвостовика инструмента, образующая выполнена в виде прямой, расположенной под углом к оси вращения инструмента. Выбор определенных соотношений размеров рабочей части инструмента и нанесение различных по размеру абразивных зерен на отдельных участках позволяют расширить технологические возможности применения инструмента.
Недостатками известных решений является быстрая изнашиваемость абразивного покрытия и не достаточно эффективная интенсивность обработки.
Целью данной полезной модели является устранение недостатков известных решений.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение износостойкости инструмента, повышение эффективности обработки им различных покрытий, а также более качественный вынос обработанного материала.
Указанный технический результат достигается за счет того, что абразивный инструмент для шлифования, в том числе алмазный, состоящий из держателя (хвостовика) и рабочей части, которая состоит из металлического внутреннего основания и абразивного зерна, расположенного на поверхности или по всему объему, отличающийся тем, что рабочая часть инструмента выполнена в виде граненого тела вращения, которое в поперечнике представляет собой симметричную граненую фигуру, причем рабочая часть закреплена на держателе (хвостовике) так, что ось вращения рабочей части инструмента совпадает с центром окружности, в которую вписан многогранник, и с осью вращения держателя (хвостовика).
По второму варианту абразивный инструмент для шлифования, в том числе алмазный, состоящий из держателя (хвостовика) и рабочей части, которая состоит из металлического внутреннего основания и абразивного зерна, расположенного на поверхности или по всему объему, отличающийся тем, что рабочая часть инструмента выполнена в виде тела вращения, которое в поперечнике представляет собой симметричную фигуру, имеющую такие граненые и/или закругленные и/или остроконечные выступы, вершина каждого из которых не выходит за пределы гипотетической окружности, в которую может быть вписана данная фигура, причем ось вращения рабочей части инструмента совпадает с центром этой окружности и с осью вращения держателя (хвостовика). По третьему варианту абразивный инструмент для шлифования, в том числе алмазный, состоящий из держателя (хвостовика) и рабочей части, которая состоит из металлического внутреннего основания и абразивного зерна, расположенного на поверхности или по всему объему, отличающийся тем, что рабочая часть инструмента выполнена в виде граненого тела вращения, которое в поперечнике представляет собой несимметричную граненую фигуру неправильной формы, причем ось вращения рабочей части инструмента совпадает с гипотетическим центром фигуры, который разделяет ее симметрично. По четвертому варианту абразивный инструмент для шлифования, в том числе алмазный, состоящий из держателя (хвостовика) и рабочей части, которая состоит из металлического внутреннего основания и абразивного зерна, расположенного на поверхности или по всему объему, отличающийся тем, что рабочая часть инструмента выполнена в виде тела вращения, которое представляет собой симметричную граненую фигуру, имеющую изменение площади сечения в продольном направлении. В качестве абразивного зерна может быть использован алмаз (алмазное зерно). Предпочтительно, на торцах граней или вершинах рабочей части инструмента нанесено не менее двух слоев абразивного зерна. Предпочтительно, вершины граней или промежутки между гранями рабочей части инструмента выполнены закругленными.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано конструктивное устройство инструмента (а - вид сбоку, б - вид с торца), где 1 - держатель (хвостовик), 2 - ось вращения, 3 - рабочая часть.
На Фиг.2 показаны примеры (вид в поперечнике) правильных многогранников рабочей части инструмента.
На Фиг.3 показаны примеры (вид в поперечнике) неправильных многогранников рабочей части инструмента, в т.ч. с закруглениями.
Осуществление полезной модели
Вращающийся абразивный инструмент состоит из двух вращающихся частей: держателя (1) (хвостовик, оправка), который изготавливается из стали или другого прочного материала и имеет ось вращения, совпадающую с осью вращения патрона машины для обработки (дрели, станка и т.п.); рабочей части (3), которая состоит из металлического внутреннего основания и покрывающего его абразивного зерна на различную толщину (например, от 1 до 500 слоев алмаза).
Обычно, как и в известных решениях, рабочая часть инструмента (3) выполнена в виде сферического, цилиндрического или конусного тел вращения.
Это способствует быстрой изнашиваемости абразивного покрытия, связанного в том, что поверхность инструмента забивается отходами шлифования, что затрудняет сам процесс и препятствует поступлению туда СОЖ, и недостаточно эффективной интенсивности обработки.
В ходе исследований бракованного инструмента выяснилось, что обработка некоторым инструментом, рабочая часть которого (3) выполнена по поверхности граненой, гораздо эффективнее, чем обработка обычным инструментом.
Таким образом, отличительной особенностью заявленного решения является то, что рабочая часть инструмента выполнена в виде граненого тела вращения, которое в поперечнике представляет собой симметричную граненую фигуру, причем рабочая часть закреплена на держателе (хвостовике) так, что ось вращения рабочей части инструмента совпадает с центром окружности, в которую вписан многогранник, и с осью вращения держателя (хвостовика) (см. Фиг.2). По второму варианту рабочая часть инструмента выполнена в виде тела вращения, которое в поперечнике представляет собой симметричную фигуру, имеющую такие граненые (3) (Фиг.3 (в)) и/или закругленные (5) (Фиг.3 (а)) и/или остроконечные (б) выступы (Фиг.3 (б, г)), вершина каждого из которых не выходит за пределы гипотетической окружности (4), в которую может быть вписана данная фигура, причем ось вращения рабочей части инструмента совпадает с центром этой окружности и с осью вращения держателя (хвостовика) (см. Фиг.3). Были проведены дополнительные испытания, в ходе которых исследовались характеристики инструментов с различными телами вращения, представляющими собой в поперечнике как правильные многогранники (см. Фиг.2), так и иные многогранники (Фиг.3).
Дополнительные исследования показали, что во всех этих инструментах наблюдается эффект повышенной эффективности обработки покрытий и повышается износостойкость инструмента.
Теоретическое обоснование указанного эффекта выражается в следующем. Небольшая вибрация шлифовального инструмента, вызванная тем, что рабочая часть инструмента (3) является граненой в поперечнике, формирует «эффект отбойного молотка», аналогичный тому, как действует сверло перфоратора при сверлении отверстий в бетоне, только не с изменяемой частотой и энергией удара, а с изменяемой частотой и энергией трения. Благодаря чему обработка поверхностей шлифовальным инструментом происходит быстрее, чем обработка обычным шлифовальным инструментом, где рабочая часть инструмента выполнена в виде сферического, цилиндрического или конусного тел вращения.
Сравнить эффекты обработки обычным инструментом и заявленным можно по степени эффективности сверления отверстий в бетоне перфоратором и обычной дрелью. Это же сравнение можно применить при оценке износостойкости инструмента. Благодаря более быстрой обработки поверхностей только за счет изменяемой частоты и энергии трения абразива о поверхность, общее время износостойкости шлифовального инструмента повышается.
Предпочтительно, на торцах или вершинах граней рабочей части инструмента нанесено не менее двух слоев абразивного зерна, что способствует повышению износостойкости инструмента в целом, т.к. именно на грани приходится основной контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью. Предпочтительно, по той же причине вершины граней закруглены (5) (Фиг.3 (а)) или промежутки между гранями рабочей части инструмента выполнены закругленными (7) (Фиг.3 (в)).
Третий вариант осуществления полезной модели предусматривает, что рабочая часть инструмента выполнена в виде граненого тела вращения, которое в поперечнике представляет собой несимметричную граненую фигуру неправильной формы, причем ось вращения рабочей части инструмента совпадает с гипотетическим центром фигуры, который разделяет ее симметрично. Пример такого инструмента показан на Фиг.4, где данная рабочая часть инструмента представляет собой элемент (8). По четвертому варианту рабочая часть инструмента может быть выполнена в виде тела вращения, которое представляет собой симметричную граненую фигуру (9) (см. Фиг.4), имеющую изменение площади сечения в продольном направлении. Это изменение обусловлено тем, что в поперечнике каждая вершина фигуры не выходит за пределы гипотетической окружности, в которую может быть вписана данная фигура, причем ось вращения рабочей части инструмента совпадает с центром этой окружности и с осью вращения держателя (хвостовика), а размер диаметра указанных гипотетических окружностей меняется в продольном направлении.
Примеры рабочих инструментов согласно разных вариантов полезной модели показаны на Фиг.5.
Благодаря наличию граней обеспечивается более качественный вынос обработанного материала, который попадает в зоны между гранями и под действием центробежной силы выбрасывается вне зоны обработки.