Отрезной алмазный круг

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 12 24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) с внешне положенны ра сквоз ми, пере отверсти ния центч ающ 1 аОТРЕЗНОЙ АЛМАрежущей кромими равноудалеными криволинейекающимися с пм с возможностирующих выступй с я тем, ч ЗНЫЙ КРУГй и с рас"ыми от центыми вырезасадочнымю образовав, о т л ио, с целью ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.304887 А повышения работоспособности круга за счет увеличения его прочности и точности центрирования, минимальная ширина выступов составляет 1,5- 50 от высоты круга, а вырез образован окружностью, радиус которой составляет 1,01-1,7 от половины высоты выреза.2 Алмазный круг по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что участок выреза, лежащий напротив посадочного отверстия, образован эллипсом, центр которого совпадает с центром выреза, большая ось расцоложена перпендикулярно радиусу круга, а соотношение длин большой и малой осей составляет 3."1.Изобретение относится к механической обработке хрупких неметаллических материалов, а именно к устройствам для разрезки полупроводниковых пластин и диэлектрических подложек, а также к устройствам для крепления отрезных кругов на вращающихся оправках при скоростной об" работке.Известен отрезной алмазный круг с внешней режущей кромкой и центрирующими выступами, которые представляют собой часть корПуса. и образованы сквозными вырезами, выходящими на диаметр посадочного отверстия. При этом периферийные контуры вырезов, обращенные к режущей кромке, выполнены криволинейными, радиус кривизны этого контура равен половине ширины выреза. Контур бокового участ"ка от точки сопряжения с периферийным участком до выхода на посадочное отверстие образован по прямой линии.Такие выступыимеют возможность осевой упругой деформации, вследствие .чего позволяют изменять радиальное расстояние между посадочными площадками выступов, т,е. диаметр условного посадочного отверстия. Кроме того, наличие выступов позволяет за счет их осевой деформации исключить передачу деформации на Режущую кромку при обжатии круга Фланцами оправки (при наличии значительной неплоскости круга).При работе инструмента под действием центробежной силы в материале круга воэникают напряжения, которые возрастают пропорционально квадрату скорости вращения.Наибольшие (тангенциальные) напряже". ния развиваются на поверхностиотверстия.Для отверстия с вырезами максимальное тангенциальное напряжение имеет место на крайней, наиболее удаленной от оси вращения точке периферийного контура выреза.В известном инструменте форма выреза (прямолинейная щель, шириной Ь, переходьящая в окружность с ра-. диусом В - на периФерии) вызываетТвысокую степень концентрации напряжений на периферии, что снижает прочность круга, особенно при его бескорпусном выполнении (круг пол" ностью из хрупкой алмазосодержащей ленты). Напряжение на периферии, кроме того, зависит для данной конструкции от напряжений, связанных с деформацией, выступов при установке круга на шпиндель. Выполнение выступов со значительной площадью с прямолинейным (по радиусу) боковым контуром (с поперечным сечени" ем, прстоянно увеличивающимся к периферии) приводит к тому, чтозона основной деформации от изгиба выступа, возникающего при уста. новке круга, совпадает с областьюпериферийной части вырезов, Этонакладывает дополнительные значи 5 тельные по величине напряжения, которые впоследствии (при вращении)суммируются с напряжениями от центробежных сил. Удаление эоны основ"ной иэгибной деформации выступов10 (удлинение деформируемой их части)от посадочных площадок выступови значительные усилия, необходимыедля деформирования, связанные прямо.пропорционально с площадью поперечного сечения зоны деформации,отрицательно влияют на точностьцентрирования 1(,Однако данная конструкция харак.- теризуется малой прочностью круга,вызванной наличием значительной концентрации напряжений на периферийной части, и недостаточной точностью центрирования, связанной созначительным расстоянием зоны основной иэгибной деформации от посадочных площадок выступов и уси"лиями этой. деформации.Целью изобретения являетсяповышение работоспособности кругаэа счет увеличения его разрывной30 прочности и точности центрирования.Поставленная цель достигаетсятем, что отрезной алмазный круг.выполнен с внешней режущей кромкойи с расположенными равноудаленноот центра сквозными криволинейными вырезами, пересекающимися с по" садочным отверстием с возможностью образования центрирующих выступов,40 45 50 5560 65 минимальная ширина которых составляет 1,5-50 от их толщины, а вырезобразован окружностью, радиус которой составляет 1,01-1,7 от половины высоты выреза.Кроме того, участок выреза,лежащий напротив посадочного отверстия, может быть образован эллипсом,центр которого совпадает с центромвыреза, большая ось расположена перпендикулярно радиусу круга, а соот-ношение длин большой и малой осейсоставляет 3:1,На фиг. 1 .схематично показан круг,вид сбоку; на Фиг: 2 - разрез А-Ана фиг. 1; на Фиг. 3 - узл 1 нафиг. 1, вариант расположения смежныхвырезов; на фиг. 4 то же; на фиг.5 схема центрирования и крепления круга.Отрезной круг выполнен бескорпусным в виде алмаэосодержащего диска 1 с внешней режущей кромкой 2,посадочным отверстием 3 и выходящими на него сквозными вырезами 4,имеющими криволинейные периферийные 5 и боковые 6 контуры. Вырезыобразуют центрирующие выступы 7.Боковые контуры 6 вырезов 4 выполнены криволинейными с радиусом кри.визны Д, превышающим половину высо-ты Н выреза 4. Центры 8 кривизны боковых контуров б расположенывнутри площади вйрезов 4 на концент,ричной с отверстием 3 окружности 9.Расстояние 8 между центрами 8 боковых контуров б соседних вырезов 4попарно удалены друг от друга нарасстояние, равное сумме двух радиусов К.и ширины выступа по прямой,соединяющей соседние центры 8,Ширина выступов 4 по названной прямойявляется минимальной и составляет1,5-50 толщин выступов, 15Вырез 4 может быть выполнен в ви де части окружности, радиус которойсоставляет 1; 01-1,7 половины высоты Н выреза (см.фиг. 3)Периферийный контур 5 выреза 4высотой Нможет быть выполнен также 20в виде части эллипса, большая оськоторого расположена перпендикулярно радиусу круга, причем соотношение большой аи малой Ь осей составляет 3:1 (смфиг, 4), 25Диаметр условного посадочногоотверстия 3 выбран таким образом,чтобы его наибольший предельный размер был менее (на 0,01-0,02 мм) наименьшего предельного размера вала 30шпинделя.Расстояние 6 между- центрами 8 боковых контуров б, диаметр окружности 9, соосной с центром круга,радиус й, число вырезов 4 выбра- З 5ны так, чтобы площадь выступов 7была меньше площади вырезов 4, количество которых не менее 8.,При предлагаемой форме вырезов 4на контурах б между посадочными площадками 10 и областями, прилегающими к периферийному контуру 5 пазов,образуются зоны 11 наименьшего поперечного сечения пазов, причем расстояния этих эон от посадочныхплрцадок 10 и лощадь поперечного 45сечения для всех выступов 7 идентичны,При ширине выступа менее 1,5его толщины начинает проявлятьсянеустойчивость выступа, склонность 50к деформации в направлении, отличном от осевого, Это отрицательно влияет на точность центрирования, При ширине выступа более 50его толщин возрастает усилие, необходимое для его деформации приустановке на шпиндель. При этомэона деформации достигает крайнихточек 12 периферийного контура 5выреза, что снижает прочность кру- щга.Величина радиуса 9, составляющая .1,01 половини высоты выреза, выбранаиз расчета обеспечения гарантированного выхода выреза на посадочное 65 отверстие при различных сочетанияхразмеров отверстия, выреза и чочностей их изготовления для кругов раз личного наружного диаметра в диапазоне 50-100 мм.При"величине радиуса, составляющей более 1,7. половины высоты выре-.за, минимальное поперечное сечение выступа становится сравнимьипо величине с сечением основнойчасти выступа, вследствие чего зона 11 занимает неопределенное положение. Это отрицательно влияет наточность центрирования.При установке на вал 13 (фиг.3)инструмент посадочными, площадками10 контуров б контактирует с центрирующей цилиндрической поверхностьювала, при этом контуры 6 упруго изгибаются в зоне 11 наименьшего поперечного сечения,Ввиду того, что изгибная дефор"мация вырезов 4 сосредотачиваетсяв зоне 11.их наименьшего поперечного сечения, имеющего малую (1,550 толщин выступов) длину, удаленнойот области периферийного контура б(точек 12), напряжения от изгибаконтуров б не передаются на крайниеот оси вращения круга точки 12 периферийного контура б, При этом,ввиду малых размеров зоны 3.1 деформации контуров 5, изгибающие усилиянезначительны, что еще более снижает вероятность перегрузки крайнихточек периферийного контура вырезов.С другой стороны, расположениезоны 11 деформации между крайнимиточками 12 периферийного контура 5и посадочными площадками 10 вырезов 4 уменьшает длину их деформируемой части.Это в сочетании с большим количествОм выступОв (8 и бо-рлее что. усредняет механические ха"рактеристики их материала) и малымиусилиями, необходимыми для деформации выступов, увеличивает точностьцентрирования.В результате незначительной упругой иэгибной деформации (с углом наклона с(,2-70) идентичных час-тей выступов 7 в зоне 11, расположенной вблизи посадочных площадок10, и удаленных от крайних точек 12периферийного контура 5 вырезов 4,диаметр условного посадочного отверстия 3 (расстояние между посадочными площадками 10 в радиальномнаправлении) увеличивается на 0,010,02 мм, тем самым обеспечиваетсявыборка зазора и компенсация отклонения диаметров вала 13 шпинделя от отверстия, т.е. центрирование круга беэ нарушения целостности материала тонких малопрочныхкругов.После центрирования круга производится его закрепление между фланца1034887. Радиальное биение, , Разрушающая частота мкм вращения, мин"1Испытываемыекруги 9 круга круга круга партии кругове.60 60 50 58 ми 14 (фиг, 5) . Таким образом, центрирующие выступы предназначены только для центрирования круга при егоустановке, Удержание круга в работе производится эа счет сил тренияпо торцовым поверхностям круга,обеспечиваемого фланцевым закреплением.После приведения круга во вращение под действием центробежных силв материале круга возникает напряжение. Максимальные тангенциальныенапряжения возникают в крайних точ"ках 12 периферийных контуров 5 вырезов 4,Выполнение контура выреза 4 криволинейным по всему периметру обеспечивает плавность перехода (отношение радиусов кривизны периферийного 5 и боковых 6 контуров составляет от 8:1 до 1 г 1) центрирующей (де".формируемой) части контура 6 к пеРиферийной 5 выреза 4.Это,а также Выполнение самого периферийного контура 5 выреза 4 с максимальным радиусом (при одном и том же диаметре расположения крайних точек 12периферийного контура 5), повышаетразрушающую частоту вращения, чтосвязано со снижением концентрациинапряжений.Кроме того, выполнение периферийного участка по контуру эллипса ссоотношением сторонЖЬа 3:1 при прочих равных условиях, в т.ч. при Н=Н,дополнительно увеличивает разрушающую частоту вращения круга,выполненного полностью иэ алмаэосодержащего проката, на 18-23.П р и м е р. Настоящий круг изго5 товлен и испытан на точность центрирования и разрушающую частоту вращения. Диаметр круга 56 мм, толщина0,036 мкм, диаметр посадочного (условного)отверстия 20 мм, диаметркрайних точек периферийной части0=40 ма, диаметр окружности центров вырезов д=29 мм Количествовырезов (выступов) 8, форма периферийной и боковой частей вырезов -5 окружность с Р -5 мм,Круг изготовлен из алмазосодержащего проката (зернистость алмазов10/7, концентрация - 100) электро. магнитной штамповкой на установкеУЭМФ,ф Испытания проводились при использовании шпиндельного узла .установ"ки резки кремниевых пластин ОЧПП100 м. После установки и закрепления круга производится контроль радиального биения режущей части для.оценки точности центрирования. Затем производятся испытания на разРушающую частоту вращения.Сопоставительные данные по пред 30 лагаемому инструменту и кругам свырезами по РОСТ 10110-78 приведены в таблице.(точность центрирования) при использовании инструмента предлагаемой конструкции уменьшаетая в среднем в 13 раза, а разрушающая частота вращения - в 1 2 раза по сравнению с-соответствующими параметрами инструмента известной конструк. ции.с Использование предлагаемого инструмента позволяет увеличить рабочую частоту вращения при уменьшенных радиальных биениях режущей кромки, что, в свою очередь, дает возможность увеличить скорость подачи при обработке иа 12-153, стойкость инструмента на 8-10, уменьшить величину сколов по краям реза на 2-3 мкм,1034887 Составитель В, Воробьандура Техред И,Метелева орректор:Ю.Макарен Редакто 5724/14 . Тираж 795ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб.,о Зака е 5 Филиал ППП Патент город, ул. Проектная,