Инструмент с прерывистой режущей поверхностью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ИНСТТОЙ РЕЖУЩЕполненный в вид л.М 1вий политехнический инсна его периферии выступающими относительно торца режущими элементами, имеющими в сечении криволинейную форму, отличающийся тем, что, с целью повышения режущей способности инструмента и качества обработки путем придания направленного действия воздушному потоку и технологической жидкости, элементы выполнены стреловидными с аэродинамическим профилем в поперечном сечении, при этом отношение площади выступающей от торца диска части элемента к площади опоры его на диск лежит в пределах от 1,0 до 3,0,Изобретение относится к изготовлению алмазно-абразивного инструмента и может быть использовано при абразивной обработке любых материалов.Известен абразивный инструмент с режущими элементами, образующими прерывистую рабочую поверхность, расположенными перпендикулярно к радиусу круга, а боковые участки выполнены выступающими от торцов несущего элемента диска 11,Недостатком инструмента является его невысокая режущая способность, обусловленная разными размерами элементов справа и слева от средней плоскости, перпендикулярной оси вращения круга и разными условиями охлаждения в этих областях.Цель изобретения - повышение режущей способности инструмента и качества обработки путем придания направленного действия воздушному потоку и технологической жидкости.Для достижения поставленной цели в алмазно-абразивном инструменте с прерывистой режущей поверхностью, выполненном в виде диска с расположенными на его периферии выступающими относительно торца режущими элементами, имеющими в сечении криволинейную форму, режущие элементы выполнены стреловидными и имеют в поперечном сечении аэродинамический профиль, при этом отношение площади выступающей от торца диска части элемента к площади опоры его на диск лежит в пределах от 1,0 до 3,0.На фиг. 1 изображен инструмент, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - алмазно-абразивный элемент, план; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - развертка режушей части инструмента; на фиг. 6 и 7 - возможные варианты и чередования режущих элементов. Инструмент состоит из корпуса 1 и алмазно-абразивных элементов 2, которые соединены с корпусом винтами 3. Каждый элемент представляет собой основание 4 с алмазоносным слоем 5. Элементы размещены основанием в сторону вращения и отделены друг от друга канавкой 6. Передние и часть боковых кромок алмазоносного слоя могут быть металлизированы покрытием 7, что повышает теплоотдачу по этим кромкам. Режушие элементы выполнены в форме аэродинамического крыла прямой стреловидностью с углом Ж. В любом сечении, перпендикулярном плоскости полукрыла В, его форма подобна профилю разреза Б-Б. Элементы могут быть расположены относительно друг друга как с перекрытием по ширине режущей части, так и без перекрытия. Однако наличие перекрытия режущей части элементов снижает ударные нагрузки. Эта схема предпочтительней. Непо 5 10 15 20 г 5 30 35 40 45 50 55 средственно режущая поверхность К алмазоносного слоя 5 является частью режущего цилиндрического контура круга. Она выполнена радиусом К, равным радиусу инструмента. Радиус подложки-основания К В конце элементы имеют скос Г с углом О, который выбран в диапазоне 20(к 70. Это зависит от ширины в полукрыльев В, высоты алмазоносного слоя Ь, и других факторов. Максимальное удлинение полукрыльев В (размах 1) выбирают в зависимости от ширины п диска-корпуса 1, высоты основания Ь (всей высоты элемента Ь), которые обеспечивают жесткость конструкции инструмента и безотрывное скольжение среды газжидкость. Но обязательно величина выступающих полукрыльев должна быть не меньше, чем это достаточно для наличия П-области, где происходит плавное безотрывное обтекание потока среды газ-жидкость. Эта величина зависит от аэродинамических качеств элементов, густоты их расположения на режущей поверхности инструмента, жесткости конструкции, условий шли фова ния и может определяться как расчетным, так и экспериментальным путем. Указанное условие будет выполнено, если плошади Бо части элемента, опирающейся на корпус, и части выступающего полукрыла 5, 5 равны или несколько больше, т.е. подобны крылу с малым удлинением /1. При контактном взаимодействии обрабатываемой детали с режущими элементами стреловидной формы и профилем в виде аэродинамического крыла в зоне резания возникают большие давления, что свойственно процессу шлифования. Из-за вибраций концевых зон алмазно-абразивных стреловидных элементов при значительном удлинении 1 качество обрабатываемой поверхности ухудшается, жесткость и нструмента снижается, может произойти разрушение абразивного элемента. К тому же, концевые зоны 111 полукрыльев не являются местом плавного обтекания средой газжидкость, поэтому их длина ограничивается. Опытным моделированием установлено, что отношение площади 5 (Ь) выступающих полукрыльев к площади Яо части элемента, опирающейся на диск-корпус, должно быть определенное. Его оптимальное значение таково: 5(Я ): 5 =13.В таблице показано влияние параметров процесса от величины отношения 5 (Ь):7 римечание. Параметр. Я/Ру характеризует режущие свойства инструмента и представляет собой отношение производительности обработки Я мг/мин к радиальной составляющей силы резания Ру, Н.Минимальный размер канавок 6 определяют, например, исходя из условий перекрытия по ширине режущей части. По длине элемента в, первоначальном размерескоса Г равным С и величины перекрытияа по плоскости симметрии О-О, из подобных треугольников ширина Ко канавки 6определяется по формуле Кц -- (т-С-а) соэх-в,.5где в - ширина элемента полукрыла, х -угол стреловидности,Этот угол выбирают исходя иэ условийдинамической жесткости выступающих полукрыльев элемента. Основываясь на правилах аэродинамики и учитывая зависимости от режимов резания с позицией аэродинамики, угол стреловидности предпочтительно иметь в диапазоне 20-50. При этом длясоздания равнонаправленности потоков технологической среды воздух-СОТЖ, уголстреловидности выбирают положительными равным для обоих полукрыльев, а их выступающие от корпуса части делают симметричными.Число, алмазно-абразивных элементов,из которых состоит режушая поверхность, 2 Ои форма зависят от диаметра круга, требуемой ширины канавки, физико-механическихсвойств обрабатываемого материала, режимов и условий обработки формы детали. Дляпроизводительного шлифования (с большей величиной снимаемого припуска, повышенными температурно-силовыми параметрами процесса и т,д,) число элементовбольше, примерное их расположение указано на фиг. 6. При тонком шлифовании,например, хрупких неметаллических мате- ЗОриалов возможно чередование элементовстреловидной и треугольной формы (фиг. 7)что способствует получению более высокихпараметров качества при соответствии с оптимальными условиями обработки.Инструмент работает следующим образом.При вращении инструмента в направлении стреловидности элементов, за нимивозникает зона турбулентных вихрей. В тур Обулентном пограничном слое создаются зоны локального разряжения и сопротивление трения уменьшается, а следовательно,последующий элемент находится в болееоблегченных условиях движения. За счетразряжения и плавности безотрывного обте45кания по плоскостям элементов среды воздух-жидкость она попадает в большом количестве в зону обработки.Чтобы полностью использовать объемный эффект П-образных вихревых потоковна задней кромке элементов, подачу жидкости предпочтительно осуществляют поцентру симметрии режущей поверхности инструмента. Образуюшийся в процессе обработки шлам, частицы жидкости с режушейповерхности инструмента выбрасываются по 55скосу из зоны резания и согласно правиламаэродинамики на некотором расстоянии от,задней кромки формируются в два вихревых потока-шнура, которые покидают зону обработки. Поэтому качеству обработки еще больше способствует применение отсекателей вихревых шнуров, которые устанавливаются, например, на защитном кожухе сразу позади зоны резания, т.е. контакта инструмент - деталь. Число алмаэно-абразивных элементов в режущем слое определяется в основном, геометрическими размерами инструмента. Например, для диаметра 125 мм при ширине элементов 5-6 мм и угле стреловидности 40-50 число комбинированных (фиг. 7) 12-14 шт. Для формы элементов (фиг. 6) их число 30-33, а для элементов (фиг. 5) - 22-25 шт. В то же время для диаметра 150 мм и том же угле стреловидности, но при ширине элементов 10 мм их число не выше 16-19 шт.В инструменте, предназначенном для черновой обработки, число режущих элементов на 5-10 шт больше, чем у инструмента, применяемого при получистовой дбработке,Пример. Сравнительные испытания проводились при плоском шлифовании керамики и ферритов. За базовый инструмент принят стандартный круг АПП ГОСТ 16167- 70, режущая поверхность которого выполнялась прерывистой. По сравнению со стандартным алмазным кругом применение предлагаемого инструмента с прерывистой режущей поверхностью, состоящей иэ стреловидных аэродинамического профиля элементов, способствует повышению качества обработанной поверхности. Так, при шлифовании керамики среднеарифметическое отклонение профиля Ко. снизилось на 40-50 О/о, а 0,40-0,35 до 0,20-0,25 мкм. При обработке горячепрессованных ферритов также уменьшается на 35-45 О/, и не превышает 0,17- 0.21 мкм. Режущая способность инструмента О/Ру увеличивается на 15-25 О/О. Шлифование проводилось алмазами марки АСМ, их зернистость 40/28 мкм. Режимы обработки; скорость резания 35 м/с, глубина шлифования 0,03 мм, продольная . подача Т,2 м/мин. Характеристики инструмента:Х=40, в = 8 мм, Ко= 5 мм, Я : о= 1,71. При обработке применялась синтетическая СОТЖ, которая обильным поли- вом подавалась под давлением в зону обработки и внезонноТаким образом, инструмент со стреловидными алмазно-абразивными элементами в форме профиля аэродинамического крыла, выступающего от диска-корпуса, способствует повышению роли смазочно-охлаждающе-моющего действия технологической среды в процессе обработки, интенсивному выносу из эоны резания продуктов обработки, что улучшает качество поверхности и режушие свойства инструмента. Применение этого инструмента позволяет форсироРа мкм Кщх, мкм /Ру, мг Н/мин 0,74 23,4 1: 1 0,65 2: 1 22,8 3: 1 0,70 23,0 1,08 19,8 4; 1 А-А вать режимы обработки, т.е. увеличить производительность процесса без ухудшения качества. Снижение температурно-си 0,263 0,217 0,234 0,326 ловых параметров понижает мощность шлифования и обеспечивает экономичность процесса обработки.1133076 7 Рог.5 г.7 обрин едакто аказ 9 Пушиенхо14ВНИИп113035,Филиал ПП Составитель Ва Техред И. ВересТираж 769ПИ Государственногоо делам изобретенийМосква, Ж - 35, РаушП Патент, г. Ужгоро Корректор А. ТясПодписноеомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5д, ул. Проектная, 4