Абразивный круг
Полезная модель 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 и повышенной твердости материалов с высокой точностью геометрической формы и качеством обрабатываемой поверхности. Задачей полезной модели является повышение прочности абразивного круга и определение оптимальной длины стержней, устанавливаемых в основной абразивной массе круга. Технический результат достигается тем, что в абразивном круге, состоящем из абразивной массы разной зернистости в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни диаметром dст=(0,10-0,12) высоты круга, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости при соотношении 2:1, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах так, что шаг синусоиды составляет 3dст, расстояние между осями стержней принимается равным 2dст, а длина стержней lст определяется по формуле lст=(0,20-0,25)×(D-d), где D - наружный диаметр абразивного круга, d - внутренний диаметр абразивного круга.
Полезная модель 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 и повышенной твердости материалов с высокой точностью геометрической формы и качеством обрабатываемой поверхности.
Известен абразивный круг с переменной плотностью абразивной массы в каждом из поперечных его сечений, увеличивающейся с уменьшением его радиуса, при этом 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 (см. авторское свидетельство 
1645124, B24D 17/00, Бюл. 16, 1991).
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, является наличие абразива с переменной зернистостью абразивной массы.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: сложность технологии изготовления абразивного круга, низкая эффективность обработки поверхностей деталей из вязких труднообрабатываемых и повышенной твердости материалов с высокой точностью геометрических форм из-за отсутствия четко выраженной зависимости величины размера зерна от твердости абразивного материала.
Известен абразивный круг, выполненный из абразивной массы разной зернистости, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах (см. патент РФ 2282531, МПК B24D 5/14, Бюл. 24, 2006).
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: наличие абразива с переменной зернистостью абразивной массы, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости; при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: неизвестны размеры стержней и соотношение в них основной абразивной массы и абразива большей зернистости и повышенной твердости, а также шаг синусоиды, образуемой стержнями на периферии круга.
За прототип принят известный абразивный круг, выполненный из абразивной массы разной зернистости, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах, диаметр стержней dст принимается равным (0,10-0,12) высоты круга, их шаг вдоль синусоиды составляет 2dст, а соотношение в стержне основной абразивной массы одной зернистости и абразива большей зернистости и повышенной твердости принимается равным 2:1 (см. патент на полезную модель 98705, МПК B23D 5/14, Бюл. 30, 2010).
Признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемого абразивного круга является выполнение его из абразивной массы разной зернистости, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни диаметром dст=(0,10-0,12) высоты круга, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости при соотношении 2:1, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах.
Причиной, препятствующей поставленной задаче, является низкая прочность абразивного круга при обработке деталей из вязких труднообрабатываемых и повышенной твердости сталей из-за близко расположенных в нем по периферии стержней и отсутствия сведений об их длине.
Задачей полезной модели является повышение прочности абразивного круга при обработке деталей из вязких труднообрабатываемых и повышенной твердости сталей.
Технический результат достигается тем, что шаг синусоиды составляет 3dст , расстояние между осями стержней принимается равным 2dст , а длина стержней lср определяется по формуле l ст=(0,20-0,25)×(D--d), где D - наружный диаметр абразивного круга, d - внутренний диаметр абразивного круга.
Для достижения технического результата абразивный круг, выполненный из абразивной массы разной зернистости, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни диаметром dст=(0,10-0,12) высоты круга, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости при соотношении 2:1, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с макси
мальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах, так, что шаг синусоиды составляет 3dст, расстояние между осями стержней принимается равным 2dст , а длина стержней lст определяется по формуле l ст=(0,20-0,25)×(D-d), где D - наружный диаметр абразивного круга, d - внутренний диаметр абразивного круга. Абразивный круг получают следующим образом.
Форма с установленной в ней стальной ступицей с наружным диаметром d заполняется требуемой (основной) абразивной массой; после этого масса предварительно спрессовывается и в ней формируются углубления под стержни диаметром dст=(0,10-0,12) высоты круга на расстоянии 2d ст по заданной кривой (например, синусоиде) с шагом 3d ст; затем, развернув и открыв форму, в созданные в основной абразивной массе углубления закладываются предварительно выполненные (опрессованные) стержни диаметром dст длиной l ст=(0,20-0,25)×(D-d) (где D - наружный диаметр абразивного круга; d - внутренний диаметр абразивного круга) из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистостью и повышенной твердости в соотношении 2:1; далее форма полностью заполняется основной абразивной массой, окончательно спрессовывается и подвергается обжигу. При этом используется основная абразивная масса и абразивная масса стержней с одними связующими компонентами, что обеспечивает высокие прочностные характеристики абразивного круга.
Изготовленный абразивный круг устанавливается на шпинделе шлифовального станка. Отличительная особенность его заключается в том, что при вращении круга в зоне обработки возникают микроудары и микровибрации, которые происходят при входе крупнозернистого и более твердого абразива в соприкосновение с поверхностью обрабатываемой детали при постоянно меняющихся зонах контакта. За счет этого улучшается процесс резания, уменьшаются технологические остаточные напряжения в материале поверхностного слоя детали, значительно уменьшается засаливание инструмента, особенно при обработке вязких труднообрабатываемых и повышенной твердости материалов. Это положительно влияет на повышение точности геометрических форм детали и производительность обработки в целом, а оптимальное расположение стержней на периферии абразивного круга и их длина способствуют повышению прочности круга и обеспечивают возможность работы его на более высоких скоростях вращения, о чем свидетельствуют данные о максимальных скоростях вращения абразивных кругов, изготовленных по прототипу (см. патент на полезную модель 98705, МПК B23D 5/14, Бюл. 30, 2010) и по предлагаемой полезной модели: диаметр стержней dст=6 мм; длина стержней lст=50 мм; расстояние между осями стержней - 12 мм; шаг синусоиды - 18 мм. Абразивные круги размером 400×60×127 мм изготавливались из электрокорунда белого 25А зернистости 20 (основная абразивная масса), а стержни изготавливали из электрокорунда 25А зернистости 20 с добавлением в основную абразивную массу электрокорунда хромтитанистого 95А повышенной твердости и зернистости 40 в соотношении 2:1. При изготовлении абразивных кругов использовалась связка керамическая К1.
Испытания кругов на прочность и эффективность проводились на круг-лошлифовальном станке мод. 3М151, оборудованном специальным защитным кожухом. Обработке подвергались цилиндрические образцы из сталей 12Х2Н4А, 20ХН2МА и 60ГСА, имеющие ступень диаметром 36 мм и длиной 50 мм. Шлифование этих ступеней осуществлялось по методу врезания с поперечной подачей Sпоп=0,6 мм/мин и скоростью вращения обрабатываемого образца Vд=0,36 м/с. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовался 5-процентный водный раствор эмульсола Укринол-1. Оценочными показателями при испытаниях абразивных кругов были приняты максимальная скорость вращения круга Vmax, при которой не происходило его разрушение, и показатели качества обработанной поверхности детали: параметр шероховатости Ra, величина технологических остаточных напряжений в материале поверхностного слоя 
ост и относительная площадь поверхности детали 
S, подвергнутая прижогу. Результаты испытаний приведены в следующей таблице.
Анализ представленных в таблице данных свидетельствует о том, что абразивные круги, изготовленные по предлагаемой полезной модели, имеют более высокую прочность, позволяющую выполнять обработку поверхностей деталей из вязких труднообрабатываемых и повышенной твердости сталей на скоростях в 1,3-1,4 раза выше, чем при использовании абразивных кругов, изготовленных по прототипу (см. патент на полезную модель 98705, МПК B23D 5/14, Бюл. 30, 2010). При этом достигается более высокое качество обработанной поверхности детали по показателям Ra, ост и S.
Абразивный круг, выполненный из абразивной массы разной зернистости, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни диаметром dст=(0,10-0,12) высоты круга, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твёрдости при соотношении 2:1, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды, отличающийся тем, что шаг синусоиды составляет 3dст, расстояние между осями стержней выбрано равным 2dст, а длина стержней lст определена по формуле:
lст=(0,20-0,25)
(D-d),
где D - наружный диаметр абразивного круга;
d - внутренний диаметр абразивного круга.
