Круг алмазний на металевій зв’язці багатошаровий з фасонним трапецеїдальним профілем

Изобретение относится к области машиностроения и касается* в частности, профильной обработки алмазными фасонными кругами твердосплавных изделий, имеющих сложный профиль, например, сборных червячных фрез. В настоящее время в машиностроении широко применяется фасонный инструмент из твердого сплава. Однако, обработка профиля такого инструмента связана с большими трудностями если применять, например, для этих целей простые абразивные круги из карбамида кремния зеленого. С развитием алмазной промышленности для обработки сложных твердосплавных изделий стали использовать круги алмазные фасонного профиля на металлических связках. Так, известная конструкция фасонного алмазного круга, профиль которого выдавлен из сплошного алмазного слоя. Применяется такой круг для зубошлифования [1]. Выдавливание профиля на этом круге возможно лишь высотой до 2 мм, что является его существенным недостатком, Так, в случае увеличения высоты профиля более 2 мм на фасонной поверхности получается отслоение алмазоносного слоя. Размеры отслаивания связаны с пропорциональным увеличением размеров профиля, и это ведет к увеличению силы деформации выдавливания. Отслоение приводит к большому расходу алмазов круга и соответственно их корпусов. Таким образом данная конструкция приводит к большому расходу материалов. Известна другая конструкция алмазного фасонного круга на металлической связке. Круг включает корпус, боковые кольца, изготовленные из связки алмазоносного слоя и сам алмазоносный слой [2]. Эта конструкция позволяет изготавливать фасонный профиль уже более 3 мм. Существенным недостатком конструкции круга является то, что боковые кольца изготавливают из связки алмазоносного слоя. Обычно самой распространенной связкой является металлическая связка (М1) на основе меди, которая, как известно, в настоящее время является большим дефицитом и ее неэкономный расход ведет к резкому удорожанию круга. Кроме того, наклон внутренних торцевых поверхностей колец с расширением в сторону беи круга приводит к увеличенному расходу алмазов по мере перепрофилирования фасонного профиля. Таким образом указанная конструкция приводит к неэкономному расходу материала, применяемого в круге. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является сборный алмазный многослойный фасонный круг на металлической связке с фасонным трапецеидальным профилем, применяемый в горном деле для обработки твердосплавных резцов вырубных комбайнов [3]. Этот круг состоит из цилиндрического корпуса и расположенных на нем торцевых колец, между скосами которых, обращенными навстречу друг другу, размещен алмазоносный слой фасонного профиля. Дополнительное крепление боковых колец к корпусу осуществлено крепежными болтами, оси которых параллельны оси круга. Недостатком такого алмазного инструмента является следующее: - большой расход алмазов, так как конструкция круга не позволяет выработать алмазоносный слой до конца; - большой расход материала на изготовление корпуса и торцевых колец; - нетехнологичность конструкции круга, проявляемая при горячем прессовании фасонного слоя; - недостаточное надежное удержание алмазоносного слоя на круге при динамических нагрузках, так как под действием сил резания вызывающих вибрацию круга при шлифовании, болты а, следовательно, и кольца, ослабляются и алмазоносный слой по профилю теряет заданную геометрию, что приводит к потере точности обрабатываемого изделия. Потеря точности приводит к необходимости преждевременной т.е. вынужденной правки профиля алмазоносного слоя, а это, в свою очередь, снижает производительность шлифования (дополнительные потери времени). В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции алмазного многослойного круга с фасонным трапецеидальным профилем, в котором путем изменения конструкции колец с одновременным введением конструктивного варианта закрепления их в корпусе, обеспечивается экономия алмазов, материала корпуса и колец, улучшение технологичности, повышение надежности закрепления колец на корпусе, что приводит к стабильности выдерживания заданной точности и производительности обработки. Поставленная задача решается тем, что в круге алмазном на металлической связке, многослойном с фасонным трапецеидальным профилем, содержащим корпус, торцевые кольца и алмазоносный слой фасонного профиля, согласно изобретению, одно из колец выполнено с уступом, а другое установлено в проточку, выполненную в корпусе и закреплено изнутри угловым сварочным швом, причем профиль уступа и профиль сварочного шва сообща образуют профиль аналогичный профилю алмазоносного слоя, а на внутреннюю поверхность обоих колец нанесены рифления. Наличие уступа на одном кольце и аналогичного ему углового сварочного шва на другом кольце приводит к экономии алмазов за счет выработки слоя по ширине до конца, кроме того это приводит к экономии материала колец и корпуса, так как приварочное кольцо не имеющее уступа может выполняться довольно тонким и в отдельности от корпуса. Раздельное выполнение колец и корпуса позволяет применять такие заготовки, в которых наиболее экономно используется материал. Одновременно полностью исключается осевое перемещение алмазоносного слоя при осуществлении динамических нагрузок, что обеспечит геометрическую точность профиля в слое, исключит необходимость правки, а значит повысит стабильность выдерживания, точность обработки и ее производительность. Наличие рифлений на внутренних поверхностях колец, обращенных навстречу друг другу позволяет создать дополнительную жесткость круга вследствие увеличения площади контакта соединяемых поверхностей при спекании круга. Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где показано осевое сечение круга с фасонным трапецеидальным профилем. Круг диаметром D1 и высотой Н1 состоит из корпуса 1, имеющего проточку на торце глубиной t, цельного кольца 2, выполненного совместно с уступом, кольца 3, у которого роль уступа выполняет сварочный угловой шов 4, и алмазоносного слоя 5, имеющего общую ширину S. Корпус 1 служит для установки в нем кольца 2 по диаметру D2, кольца 3, сопряженного с корпусом 1 по диаметру D3, образованному проточкой и для установки между кольцами 2,3 алмазоносного слоя с фасонным трапецеидальным профилем. На обоих кольцах 2,3 уступы выполнены высотой h1 равной высоте профиля h2. Уступы имеют одинаковый угол a 1 равный углу профиля a 2 алмазоносного слоя 5. Равенство высот h1 = h2 и углов a 1=a 2, предопределяет соответствия поверхностей А, В и С, что дает возможность экономить алмазы за счет выработки алмазоносного слоя 5 до конца. Кроме того, кольцо 3 имеет толщину, равномерно уменьшающуюся в сторону проточки под углом a 3, что предотвращает вылет алмазоносного слоя 5 из круга при его эксплуатации в аварийных ситуациях. Конкретный пример предлагаемого технического решения. Для шлифования твердосплавных пластин к сборным червячным фрезам модулем 3,75 мм с углом трапецеидального профиля равным a 2=20° на Горьковском автозаводе (ГАЗ) были использованы алмазные круги, выполненные по предложенному техническому решению. Круг имел следующие технические характеристики. Наружный диаметр D1=200 мм, высота круга H1 = 18 мм, высота алмазоносного слоя Н2=15 мм, ширина алмазного слоя S = 20 мм, высота уступов h1 =6,58 мм, высота трапецеидального профиля h2 = 6,58 мм. Угол уступа a 1=a 2. Угол кольца 3 a 3=2°. Круг изготовлен из алмазов АС20 200/160 на металлической связке М1, концентрация алмазов 100%. Корпус и кольца изготовлены из стали 40. Причем наружный диаметр корпуса D2 = 160 мм, а его высота Н1 = 18 мм, наружный диаметр колец D1 = 200 мм, внутренний диаметр кольца 2 D2 = 160 мм, а кольца 3 D3 = 159 мм. Проточка на корпусе 1 соответственно выполнена тоже с диаметром D3 = 159 мм, что обеспечивает глубину проточки размером t = 0,5мм достаточным для исключения деформации при остывании сварочного шва после сварки корпуса и кольца 3. Сварочный шов выполнен угловым с высотой уступа h1 = h2 = 6,58 мм и углом a 1=a 2=20°. После изготовления круг устанавливают на плоскошлифовальный станок и ему сообщают скорость 25 м/с, продольную подачу 2,5 м/мин и поперечную подачу 0,03 мм/дв.ход. Предложенное техническое решение позволяет сэкономить алмазы. Так весь алмазоносный слой согласно приведенным габаритным размером круга составляет 800 карат. Общая площадь уступов от общей площади алмазоносного слоя составляет 0,1 часть, Соответственно экономия алмазов за счет уступов составит 800x0,1=80 карат на один круг. Экономия стали за счет выполнения раздельных от корпуса 1 узких колец 2,3 составляет 128 см3х7,8 (удельный вес стали), т.е. 1000 г. Таким образом за счет объема, который должен был бы считаться при изготовлении корпуса, экономится 1 кг стали 40. Кроме того, кольца 2,3 жестко прикреплены к корпусу 1 и алмазоносному слою 5 и не позволяют последнему разрушаться от сил резания при эксплуатации круга, что также дает значительную экономию материала, На одном круге экономится 80 карат алмазов и 1 кг стали.