RU2355557C1 - Abrasive disc - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to abrasion field and can be used during the burnishing and fine grinding of tenacious hard-to-machine and of increased hardness materials. In main abrasive mass of the same granulation in the direction opposite to disc pivot pin to its work surface there are located diminished shafts. The latter are implemented with addition of abradant of higher granulation and more hardness relative to the main abrasive mass and with providing of more hardness of rods binding abrasive mass. Rods are located with forming on the working surface of geometrical ornament disc.

EFFECT: improvement of treated surface and accuracy of its geometry ensured by reduction of burning amount and increasing of redress life of disc between regrinding.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области механической обработки материалов, а именно к шлифованию и тонкому шлифованию и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при абразивной обработке вязких труднообрабатываемых, повышенной твердости материалов с высокой точностью геометрической формы и качеством обрабатываемой поверхности.The present invention relates to the field of mechanical processing of materials, namely to grinding and fine grinding and can be used in various branches of mechanical engineering for abrasive processing of viscous hard-to-work, high hardness materials with high geometric shape accuracy and surface quality.

Известен абразивный инструмент (см. авторское свидетельство №1611720, B24D 5/14, бюл. №45, 1990), содержащий корпус в виде металлической сетки, несущей абразив, а с целью повышения режущей способности инструмента абразив имеет различную абразивную способность и расположен в ячейках сетки, при этом каждый из абразивов расположен в ячейках в шахматном порядке, а в качестве абразива в ячейках сетки закреплены алмаз и карбид титана или в качестве абразива в ячейках сетки закреплены алмаз и электрокорунд.A known abrasive tool (see copyright certificate No. 1611720, B24D 5/14, bull. No. 45, 1990), containing a body in the form of a metal mesh carrying an abrasive, and in order to increase the cutting ability of the tool, the abrasive has a different abrasive ability and is located in the cells mesh, each of the abrasives is staggered in the cells, and diamond and titanium carbide are fixed as abrasive in the mesh cells, or diamond and electrocorundum are fixed as abrasive in the mesh cells.

Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: абразив имеет различную абразивную способность и разделен по твердости.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention: the abrasive has a different abrasive ability and is divided by hardness.

Причины, препятствующие получению технического результата: сложность технологии изготовления, не проявляется в достаточной мере зависимость различной величины размера зерна и твердости абразивного материала при обработке поверхности с высоким качеством поверхности, особенно вязких труднообрабатываемых материалов, требующих высокой точности геометрических форм.Reasons that prevent obtaining a technical result: the complexity of the manufacturing technology, the dependence of different grain sizes and hardness of the abrasive material when surface treatment with high surface quality, especially viscous difficult materials requiring high precision geometric shapes, does not manifest itself sufficiently.

Известен комбинированный шлифовальный инструмент (см. авторское свидетельство №1609628, B24D 5/06, 17/00, бюл. №44, 1990), выполненный в виде корпуса с выступами, содержащими абразивонесущие элементы с крупнозернистым слоем с целью повышения качества шлифования механизм перемещения выполнен в виде упругих термобиметаллических пластин, имеющих U-образную форму, абразивонесущий элемент с мелкозернистым слоем выполнен в виде эластичной вставки, на одной стороне которой закреплен абразив, причем другой стороной вставка закреплена на термобиметаллической пластине и на эластичной вставке закреплена шлифовальная шкурка.Known combined grinding tool (see copyright certificate No. 1609628, B24D 5/06, 17/00, bull. No. 44, 1990), made in the form of a body with protrusions containing abrasive elements with a coarse-grained layer in order to improve the quality of grinding, the movement mechanism is made in the form of elastic thermobimetallic plates having a U-shape, the abrasive bearing element with a fine-grained layer is made in the form of an elastic insert, on one side of which an abrasive is fixed, the other side of the insert is fixed to thermobimetallic sanding plate and on the elastic insert attached grinding sandpaper.

Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: абразивонесущие элементы с крупнозернистым слоем, чередующиеся с участками с мелкозернистым слоем.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention: abrasive elements with a coarse-grained layer, alternating with areas with a fine-grained layer.

Причины, препятствующие получению технического результата: сложность конструкции, недостаточная надежность, неприменим при обработке поверхности с высоким качеством поверхности, особенно вязких труднообрабатываемых материалов с высокой точностью геометрических форм.Reasons that prevent obtaining a technical result: design complexity, lack of reliability, is not applicable when treating surfaces with high surface quality, especially viscous difficult to process materials with high accuracy of geometric shapes.

За прототип принят абразивный круг с переменной плотностью абразивной массы (см. авторское свидетельство №1645124, B24D 17/00, бюл. №16, 1991), в каждом из поперечных его сечений увеличивающейся с уменьшением его радиуса, отличающийся тем, что с целью повышения качества обработки за счет равномерности износа инструмента вдоль образующей круг выполнен конической формы и с переменной зернистостью абразивной массы, уменьшающейся с уменьшением радиуса инструмента.The prototype is an abrasive wheel with a variable density of abrasive mass (see copyright certificate No. 1645124, B24D 17/00, bull. No. 16, 1991), in each of its cross sections increasing with decreasing radius, characterized in that in order to increase processing quality due to the uniformity of tool wear along the circle forming is made conical in shape and with a variable grain size of the abrasive mass, decreasing with decreasing tool radius.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: содержит абразив с переменной зернистостью абразивной массы.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention: contains an abrasive with variable grit abrasive mass.

Причинами, препятствующими получению технического результата, являются: достаточно сложная специальная технология изготовления абразивного круга, недостаточная эффективость при обработке поверхности с высоким качеством поверхности вязких труднообрабатываемых и повышенной твердости материалов с высокой точностью геометрических форм.The reasons hindering the obtaining of a technical result are: a rather complicated special technology for the manufacture of an abrasive wheel, insufficient efficiency when processing surfaces with high surface quality of viscous hard-to-work and increased hardness materials with high accuracy of geometric shapes.

Задачей изобретения является улучшение обработки вязких труднообрабатываемых и повышенной твердости материалов с высокой точностью геометрических форм и повышение качества обрабатываемой поверхности.The objective of the invention is to improve the processing of viscous difficult to work and increased hardness of materials with high accuracy of geometric shapes and improving the quality of the processed surface.

Технический результат заключается в том, что абразивный круг выполнен из абразивных масс разной зернистости, а в основной абразивной массе одной зернистости в направлении от оси вращения круга к его рабочей поверхности размещены сужающиеся стержни, выполненные с добавлением к основной абразивной массе абразива большей зернистости и большей твердости и с обеспечением большей твердости связующего абразивной массы стержней, причем стержни размещены с образованием на рабочей поверхности круга геометрического рисунка.The technical result consists in the fact that the abrasive wheel is made of abrasive masses of different granularity, and in the main abrasive mass of one grain in the direction from the axis of rotation of the circle to its working surface there are tapering rods made with the addition of more granularity and greater hardness to the main abrasive mass and providing greater hardness of the binder abrasive mass of the rods, and the rods are placed with the formation on the working surface of the circle of a geometric pattern.

Абразивный круг выполнен из абразивных масс разной зернистости, а в основной абразивной массе одной зернистости в направлении от оси вращения круга к его рабочей поверхности размещены сужающиеся стержни, выполненные с добавлением к основной абразивной массе абразива большей зернистости и большей твердости и с обеспечением большей твердости связующего абразивной массы стержней, причем стержни размещены с образованием на рабочей поверхности круга геометрического рисунка, что способствует повышению качества обрабатываемой поверхности с высокой точностью геометрических форм и увеличению периода стойкости круга между переточками, а также улучшает динамические характеристики, поскольку при уменьшении диаметра круга вследствие его износа и переточек уменьшается скорость резания, а размещение стержней в направлении ссуженного торца по отношению к оси круга уменьшает соответственно площадь его контакта с деталью.The abrasive wheel is made of abrasive masses of different grit, and in the main abrasive mass of one grit in the direction from the axis of rotation of the circle to its working surface there are tapering rods made with the addition of more grit and greater hardness to the main abrasive mass and with providing greater hardness of the binder abrasive the mass of the rods, and the rods are placed with the formation on the working surface of the circle of a geometric pattern, which helps to improve the quality of the processed surface and with high accuracy of geometric shapes and an increase in the period of durability of the circle between regrindings, it also improves the dynamic characteristics, since when the diameter of the circle decreases due to its wear and regrinding, the cutting speed decreases, and the placement of the rods in the direction of the tapered end with respect to the axis of the circle reduces correspondingly its area contact with the part.

Абразивный круг получают следующим образом. Форму заполняют слоем основной абразивной массой, предварительно опрессовывают, формируя углубления под закладку стержней, открыв форму в углубления, закладывают предварительно выполненные (опрессованые) стержни из абразива основной абразивной массы с добавлением к основной абразивной массе абразива большей зернистости и большей твердости и с обеспечением большей твердости связующего абразивной массы стержней (стержни могут быть круглого, элипсного, квадратного и др. сечения), далее заполняют форму слоем с основной абразивной массой, снова опрессовывают, формируя углубления под закладку стержней и т.д., пока не будет сформирован нужный геометрический рисунок на рабочей поверхности круга, после чего спрессовывают. При этом следует отметить, что величина зерна основной абразивной массы и стержней с большей твердостью не одинакова, поскольку в абразивную массу стержней добавлен абразив большей зернистости.An abrasive wheel is prepared as follows. The mold is filled with a layer of the main abrasive mass, pre-pressed, forming recesses for laying the rods, opening the form in the recesses, the pre-made (pressed) rods of the abrasive abrasive mass are added with the addition of greater granularity and greater hardness to the main abrasive mass and providing greater hardness binder abrasive mass of the rods (the rods can be round, ellipse, square and other sections), then fill the form with a layer with the main abrasive mass , again pressurized, forming recesses for laying the rods, etc., until the desired geometric pattern is formed on the working surface of the circle, and then pressed. It should be noted that the grain size of the main abrasive mass and the rods with greater hardness are not the same, since an abrasive of higher grain size is added to the abrasive mass of the rods.

В качестве связующего, например, возможно применение керамической связки, которая позволяет изготавливать абразивный инструмент из всех абразивных материалов с различным содержанием как самого шлифовального материала, так и связки, регулируя тем самым структуру инструмента и его прочностные характеристики. В большей степени подходят спекающиеся керамические связки. Для получения связок с заданными химическим составом и физико-механическими свойствами используют разные минеральные материалы: различного рода глины и каолин, полевошпатовые материалы, тальк и др. Применение глин и каолина обусловлено их высокими связующей способностью и огнеупорностью, большой пластичностью. На качество связки влияет дозировка компонентов и полнота смешивания.As a binder, for example, it is possible to use a ceramic binder, which makes it possible to produce an abrasive tool from all abrasive materials with different contents of both the grinding material itself and the binder, thereby regulating the structure of the tool and its strength characteristics. Sintering ceramic ligaments are more suitable. To obtain ligaments with a given chemical composition and physico-mechanical properties, different mineral materials are used: various clays and kaolin, feldspar materials, talc, etc. The use of clays and kaolin is due to their high binding ability and refractoriness, high ductility. The quality of the ligament is affected by the dosage of the components and the completeness of mixing.

Формование абразивного инструмента производят способом полусухого прессования из формовочной смеси путем смешивания заданных количеств шлифовального материала связки и увлажнителя. Увлажнители играют роль временного связующего, вводят в смеси сухих порошков для придания смеси формовочных свойств, т.е. способности сохранять форму изделия после формования. Кроме того, увлажнители препятствуют расслоению компонентов смеси при хранении и укладке. При этом термическая обработка включает два этапа: сушку и обжиг.The forming of an abrasive tool is carried out by the method of semi-dry pressing from a molding mixture by mixing predetermined amounts of grinding material of a binder and a humidifier. Humidifiers play the role of a temporary binder, they are introduced into a mixture of dry powders to impart molding properties to the mixture, i.e. ability to maintain the shape of the product after molding. In addition, humidifiers prevent the separation of the components of the mixture during storage and installation. In this case, the heat treatment includes two stages: drying and firing.

Или, например, абразивный инструмент на бакелитовой связке: абразивными материалами являются нормальный электрокорунд, черный карбид кремния и в качестве более прочного для стержней циркониевый электрокорунд марки 38А. В качестве основы связки абразивного инструмента используют искусственную формальдегидную смолу - бакелит.Or, for example, an abrasive tool with a bakelite bond: abrasive materials are normal electrocorundum, black silicon carbide, and 38A zirconia electrocorundum, which is more durable for rods. An artificial formaldehyde resin, bakelite, is used as the basis for a bunch of abrasive tools.

При получении абразивных смесей для формования на твердость инструмента оказывают влияние количество связки, режим термообработки (полимеризации или бакелизации) и др.Upon receipt of abrasive mixtures for molding, the hardness of the tool is affected by the amount of binder, the heat treatment mode (polymerization or bakelization), etc.

Также при подготовке абразивных смесей (массы основной зернистости и стержней) можно применять зерна двух-трех смежных номеров смеси, например карбида кремния и электрокорунда.Also, when preparing abrasive mixtures (the mass of the main grit and cores), grains of two or three adjacent numbers of the mixture can be used, for example, silicon carbide and electrocorundum.

Повышению прочности связки стержней способствуют вводимые в состав порошкообразные асбест, каолин, глина, криолит и т.п.Powder asbestos, kaolin, clay, cryolite, etc., introduced into the composition contribute to increasing the strength of the bunch of rods.

Формование осуществляют способом холодного полусухого прессования, которое принципиально не отличается от полусухого прессования абразивных изделий на керамической связке. Затем отформованный холодным способом сырой круг укладывают в другую форму и подвергают термообработке на другом прессе, снабженном нагревателями.The molding is carried out by the method of cold semi-dry pressing, which does not fundamentally differ from semi-dry pressing of abrasive products on a ceramic bond. Then the cold-formed raw circle is laid in a different shape and subjected to heat treatment on another press equipped with heaters.

Абразивный круг устанавливается на валу шлифовального станка. Отличительная его особенность заключается в том, что при работе возникают микроудары и микровибрации, которые происходят при входе крупнозернистого и более твердого абразива с более твердым связующим в соприкосновение с деталью, при этом постоянно меняются зоны контакта основной абразивной массы и стержней с добавлением к основной абразивной массе абразива большей зернистости и большей твердости и с обеспечением большей твердости связующего из абразивной массы. За счет этого улучшается процесс резания, уменьшаются технологические остаточные напряжения, значительно уменьшается засаливание инструмента, особенно при обработке вязких труднообрабатываемых и закаленных материалов. Это положительно влияет на улучшение точности геометрических форм, поскольку микроудары и микровибрации происходят в основном в зоне резания, а не между деталью и инструментом в целом. В результате существенно повышается производительность операции шлифования и снижается дисперсия показателей качества поверхностного слоя деталей, о чем свидетельствуют данные, полученные в производственных условиях при шлифовании образцов из сталей 12Х2Н4А и 20ХН2МА.The abrasive wheel is mounted on the shaft of the grinding machine. Its distinctive feature lies in the fact that during operation micro-impacts and micro-vibrations occur that occur when a coarse-grained and harder abrasive enters with a harder binder in contact with the part, while the contact zones of the main abrasive mass and cores constantly change with the addition of the main abrasive mass abrasive grain and hardness and providing greater hardness of the binder from the abrasive mass. Due to this, the cutting process is improved, technological residual stresses are reduced, tool salting is significantly reduced, especially when processing viscous hard-to-work and hardened materials. This has a positive effect on improving the accuracy of geometric shapes, since microshocks and microvibrations occur mainly in the cutting zone, and not between the part and the tool as a whole. As a result, the productivity of the grinding operation is significantly increased and the dispersion of the quality indicators of the surface layer of parts is reduced, as evidenced by data obtained under industrial conditions when grinding samples from 12Kh2N4A and 20KhN2MA steels.

Таким образом, предложенный абразивный круг способствует улучшению качественных показателей поверхностного слоя (шероховатость, технологические остаточные напряжения, точность геометрической формы детали), существенно уменьшается количество прижегов на поверхности обработанной детали, увеличивается период стойкости круга между переточками за счет уменьшения его засаливания.Thus, the proposed abrasive wheel improves the quality of the surface layer (roughness, technological residual stresses, the accuracy of the geometrical shape of the part), the number of burns on the surface of the machined part is significantly reduced, the period of durability of the circle between regrind increases due to a decrease in its salting.

Предлагаемая конструкция приемлема для кругов цилиндрической и конической формы при шлифовании как плоских поверхностей на плоскошлифовальных станках, также цилиндрических наружных и внутренних поверхностей на соответствующих станках, в основном для кругов большого типоразмера.The proposed design is acceptable for cylindrical and conical circles when grinding as flat surfaces on surface grinding machines, as well as cylindrical outer and inner surfaces on the respective machines, mainly for wheels of large size.

Claims (1)

Абразивный круг, выполненный из абразивных масс разной зернистости, отличающийся тем, что в основной абразивной массе одной зернистости в направлении от оси вращения круга к его рабочей поверхности размещены сужающиеся стержни, выполненные с добавлением к основной абразивной массе абразива большей зернистости и большей твердости и с обеспечением большей твердости связующего абразивной массы стержней, причем стержни размещены с образованием на рабочей поверхности круга геометрического рисунка. An abrasive wheel made of abrasive masses of different grain sizes, characterized in that in the main abrasive mass of one grain in the direction from the axis of rotation of the circle to its working surface there are tapering rods made with the addition of more grit and greater hardness to the main abrasive mass and providing more hard binder abrasive mass of the rods, and the rods are placed with the formation on the working surface of the circle of a geometric pattern.