ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ С ПРЕРЫВИСТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Предлагаемая полезная модель относится к инструментам для шлифования, в частности, к абразивным кругам для обработки изделий своей периферийной частью.
Создание прерывистой режущей 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.
На практике получили применение плоские и чашечные шлифовальные круги с прерывистой рабочей поверхностью на периферии или на торце в виде выточек, прорезей, насечек, отверстий (см., например, Абразивная и алмазная обработка материалов: справочнике / под ред. А.Н. Резникова. М: Машиностроение, 1977).
Известен прерывистый абразивный круг, содержащий на цилиндрической рабочей поверхности чередующиеся выступы и впадины (патент RU №2165351, опубл. 20.04.2001). Его особенность состоит в том, что в торцевой плоскости впадины описаны прямой, соединяющей дуги окружности рабочей поверхности двух соседних выступов. Недостатком данного устройства является низкое качество обработки, так как выступы на рабочей поверхности круга создают высокую волнистость 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.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявленному устройству может быть выбрано, например, прерывистый шлифовальный круг (патент RU № 88600, опубл. 20.11.2009), Известный шлифовальный круг с прерывистой поверхностью 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.
Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача повысить качество обработанной поверхности шлифовальным кругом с прерывистой поверхностью.
Технический результат заявленного устройства заключается в повышении качества обработанной поверхности за счет уменьшения вибраций при обработке путем изменения конструкции шлифовального круга.
Поставленная задача решается тем, что предложен 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 угловым шагом β по торцу диска, равным от 10 до 80°.
i+1
i
Новым в предложенном устройстве является то, что угол наклона первой из канавок к оси вращения круга выбран из диапазона от 10 до 80°, а угол наклона α каждой последующей канавки по отношению к углу наклона α предыдущей канавки выбран из условия:
i
i+1
где α - угол наклона предыдущей канавки к оси вращения круга; α - угол наклона следующей канавки к оси вращения круга.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами: на фиг. 1 дан чертеж шлифовального круга, основной вид, на фиг. 2 - чертеж шлифовального круга, вид сбоку.
Шлифовальный круг с прерывистой поверхностью содержит абразивный диск 1 с посадочным отверстием 2. На периферийной поверхности диска выполнены прямолинейные канавки 3, расположенные с постоянным угловым шагом β по торцу диска 1 и под углом α к оси 4 вращения круга (фиг. 1). Абразивный диск 1 имеет наружный диаметр D и высоту В. Угловой шаг канавок 3 характеризуется углом β, равным от 10 до 80° (фиг. 2).
i+1
i
Угол наклона α каждой последующей канавки по отношению к углу наклона α предыдущей канавки выбран из условия:
i
i+1
где α - угол наклона предыдущей канавки к оси вращения круга; α -угол наклона следующей канавки к оси вращения круга.
i+1
i
Для больших диаметров D шлифовальных кругов на одной полуокружности периферии угол наклона α к оси вращения круга каждой последующей канавки по отношению к углу α предыдущей канавки увеличивают, а на другой полуокружности периферии угол α уменьшают на ту же величину из условия:
Выбор изменения угла α наклона канавки к оси вращения круга из диапазона 0,1÷0,2 производят по соотношению диаметра D шлифовального круга к его высоте В. Для соотношения B/D≤0,2 выбирают значение 0,1, а для соотношения B/D>0,2 - значение 0,2. В указанном диапазоне 0,1÷0,2 обеспечиваются наилучшие условия для погашения периодических колебаний силы резания.
Выполнение приведенного условия обеспечивает высокое качество обработки поверхностей изделий за счет устранения периодических колебаний силы резания.
Устройство работает следующим образом.
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. Также шлифовальный круг перемещается в радиальном направлении на глубину резания за один рабочий ход.
При контакте с обрабатываемой поверхностью абразивный диск 1 производит съем металла с помощью режущих зерен, расположенных на его периферийной поверхности. За счет прямолинейных канавок 3, расположенных с постоянным угловым шагом β по торцу диска, равным от 10 до 80°, процесс резания будет прерывистым, что снижает температуру резания. Также канавки 3 могут быть использованы для подвода смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания и отвода отходов при шлифовании.
Расположение каждой следующей канавки 3 под углом к оси вращения круга 4 по отношению к предыдущей канавке выбирают из условия
i+1
i
i
α=α+(0,10,2)α,
i
i+1
где α - угол наклона предыдущей канавки к оси вращения круга; α - угол наклона следующей канавки к оси вращения круга.
Расположение канавок 3 с изменяющимся углом каждой следующей канавки по отношению к предыдущей по приведенному условию способствует повышению равномерности работы шлифовального круга за счет уменьшения периодических колебаний силы резания и снижения вибраций. При этом обеспечивается повышение качества обработки поверхностей изделий.
В качестве примера рассмотрим выбор углов для шлифовального круга с прерывистой поверхностью диаметром D=250 мм и высотой B=20 мм.
Число канавок на периферии круга определяют в зависимости от диаметра D и углового шага β. Принимаем угловой шаг β=60°. Тогда число канавок равно 360°/60°=6.
1
Угол наклона первой канавки выбирают из диапазона от 10 до 80°. Принимаем α=30°.
Угол наклона каждой следующей канавки к оси вращения круга по отношению к предыдущей канавке выбирают из условия
i+1
i
i
α=α+(0,10,2)α.
i+1
i
i
Так как B/D≤0,2, то принимаем α=α+0,1α.
Тогда получаем следующие углы наклона канавок по отношению к оси вращения круга:
1
α=30°;
2
1
1
α=α+0,1α=30°+0,1·30°=33°;
3
2
2
α=α+0,1α=33°+0,1·33°=36,3°;
4
3
3
α=α+0,1α=36,3°+0,1·36,3°=39,9°;
5
4
4
α=α+0,1α=39,9°+0,1·39,9°=43,9°;
6
5
5
α=α+0,1α=43,9°+0,1·43,9°=48,3°.