Комбинированный шлифовальный круг

Предлагаемая полезная модель относится к инструментам для шлифования, в частности, к абразивным кругам для обработки изделий своей периферийной частью.
Комбинированные шлифовальные круги отличаются от традиционных кругов переменной структурой за счет использования элементов с различными свойствами (зернистостью, жесткостью и т.д.). Подобные шлифовальные круги выполняют сборной конструкции (см., например, патенты RU 2252132, RU 2395381). Более простой разновидностью комбинированных кругов являются абразивные круги с прерывистой периферийной поверхностью. На практике получили применение плоские и чашечные шлифовальные круги с прерывистой рабочей поверхностью на периферии в виде выточек, прорезей, насечек, отверстий (см., например, Абразивная и алмазная обработка материалов: справочнике / под ред. А.Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977). Создание прерывистой поверхности на шлифовальном круге обеспечивает лучший подвод смазочно-охлаждающей жидкости и отвод отходов при обработке. При этом снижается температура в зоне резания и создаются благоприятные условия для самозатачивания. В результате повышаются режущие свойства круга и одновременно улучшается качество обработанной поверхности.
Известен дискретный шлифовальный инструмент, выполненный в виде сплошного шлифовального круга с радиальными отверстиями на режущей поверхности, расположенными строками, параллельными оси вращения инструмента (патент RU №2385216, опубл. 27.03.2010). Круг характеризуется тем, что радиальные отверстия расположены в чередующихся длинных и коротких строках со смещением на половину осевого шага с их расположения в направлении строк. Основным недостатком данного устройства является сложность изготовления и, как следствие, высокая стоимость шлифовального круга.
Известен прерывистый шлифовальный круг (патент RU №88600, опубл. 20.11.2009), который содержит абразивный диск, на периферийной поверхности которого выполнены канавки с постоянным углом наклона к оси вращения круга, равным от 10° до 80°, и постоянным угловым шагом, равным от 10° до 80°. Недостаток известного устройства заключается в том, что возникает периодическое изменение силы резания, повторяющееся через равные промежутки, что приводит к возникновению вибраций и появлению волнистости на обработанной поверхности.
i+1
i
i+1
i
i
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявленному устройству может быть выбрано, например, шлифовальный круг с прерывистой поверхностью (патент RU №149877, опубл. 16.12.2014). Известный шлифовальный круг с прерывистой поверхностью содержит абразивный диск, на периферийной поверхности которого выполнены прямолинейные канавки углом наклона к оси вращения круга от 10° до 80° и постоянным угловым шагом от 10° до 80°. Угол наклона к оси вращения круга каждой последующей канавки α по отношению к углу наклона предыдущей канавки α выбирается из условия α=α+(0,1÷0,2)α.
Недостаток известного устройства заключается в сложной технологии нанесения канавок на периферийную поверхность, которая требует поворота инструмента после прорезания каждой канавки. В результате увеличивается трудоемкость изготовления комбинированного круга и его стоимость.
Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача снижения стоимости изготовления комбинированного шлифовального круга за счет упрощения технологии нанесения канавок на периферийную поверхность.
Технический результат заявленного устройства заключается в упрощении технологии изготовления комбинированного шлифовального круга за счет нанесения канавок с постоянным углом наклона к оси круга и неравномерным угловым шагом на полуокружности.
Поставленная задача решается тем, что предложен комбинированный шлифовальный круг с прерывистой поверхностью, содержащий абразивный диск, имеющий посадочное отверстие и выполненные на его периферийной поверхности под углом к оси вращения прямолинейные канавки, расположенные с постоянным углом α к оси вращения круга.
Новым в предложенном устройстве является то, что канавки выполнены с неравномерным угловым шагом β, выбираемым из условия:
i
где β - угловой шаг i-й канавки; n - число канавок на полуокружности.
Новым в предложенном устройстве также является то, что неравномерный угловой шаг β повторяется на полуокружности периферийной поверхности шлифовального круга.
Новым в предложенном устройстве также является то, что канавки имеют треугольный профиль с постоянным углом γ и различную ширину h.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами: на фиг. 1 дан чертеж комбинированного шлифовального круга, основной вид, на фиг. 2 - чертеж комбинированного шлифовального круга, вид сбоку.
Комбинированный шлифовальный круг с прерывистой поверхностью содержит абразивный диск 1 с посадочным отверстием 2 (фиг. 1). Абразивный диск 1 имеет наружный диаметр D и высоту В (фиг. 2). На периферийной поверхности диска выполнены прямолинейные канавки 3, расположенные под постоянным углом α к оси 4 вращения круга. Канавки 3 выполнены с неравномерным угловым шагом β по торцу диска 1. Угловой шаг канавок 3 характеризуется углом β, выбираемым из условия:
i
где β - угловой шаг i-й канавки; n - число канавок на полуокружности.
Неравномерный угловой шаг β повторяется на полуокружности периферийной поверхности шлифовального круга для упрощения технологии нанесения канавок и последующего контроля. Эта технология нанесения канавок проще, чем технология с неравномерным углом наклона α к оси круга. Настройка на станке углового шага β выполняется с помощью делительной головки или специального приспособления.
i
Выбор величины неравномерности углового шага β производят из следующих соображений. Приняв определенное число n канавок на полуокружности, выполняют деление на n+1 частей. Дополнительная часть углового шага делится неравномерно на все оставшиеся части. Тогда угловой шаг рассчитывается по закону арифметической прогрессии. В указанном диапазоне неравномерного углового шага обеспечиваются наилучшие условия для погашения периодических колебаний силы резания.
Для простоты изготовления прямолинейные канавки имеют треугольный профиль с постоянным углом γ и различную ширину h. Различную ширину h канавок определяют с учетом их взаимного перекрытия, чтобы при контакте круга с обрабатываемой заготовкой постоянно находилась одна канавка.
Выполнение приведенных условий обеспечивает упрощение технологии изготовления комбинированного шлифовального круга.
Устройство работает следующим образом.
Комбинированный шлифовальный круг с прерывистой поверхностью устанавливают на шпиндель станка с помощью посадочного отверстия 2. Шлифовальный круг вращается со скоростью резания вокруг оси 4 и перемещается в продольном и поперечном направлении со скоростью подачи.
При контакте с обрабатываемой заготовкой абразивный диск 1 производит съем металла с помощью режущих зерен, расположенных на его периферийной поверхности. За счет прямолинейных канавок 3, расположенных с неравномерным угловым шагом β по торцу диска, процесс резания будет прерывистым, что снижает температуру резания. Также канавки 3 используются для подвода смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания и отвода отходов при шлифовании.
Угловой шаг канавок β выбирают из условия:
i
где β - угловой шаг i-й канавки; n - число канавок на полуокружности.
i
В качестве примера рассмотрим выбор угловых шагов β для комбинированного шлифовального круга с прерывистой периферийной поверхностью диаметром D=250 мм и высотой В=20 мм. Число канавок n на периферии круга определяют в зависимости от диаметра D. Принимаем число канавок n=5.
i
Тогда получаем следующие угловые шаги β на полуокружности:
1
2
3
4
5
i
β=30°; β=33°; β=36°; β=39°; β=42°. На второй полуокружности угловые шаги β повторяются.