Отрезной алмазный круг

 

1.ОТРЕЗНОЙ АЛМАЗНЫЙ КРУГ с внешней режущей кромкой и с расположенными равноудаленными от центра сквозными криволинейными вырезами , пересекающимися с посадочным отверстием с возможностью образовав ния центрирующих выступов, отличающийся тем, что, с целью повышения работоспособности круга за счет увеличения его прочности и точности центрирования, минимальная ширина выступов составляет 1,550 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 И с я тем, что участок выреза, лежащий напротив посадочного отверстия, образован эллипсом, центр которого совпадает с центром выреза, большая ось расположена перпендикулярно радиусу круга, а соотнсяиение длин большой и малой осей составляет 3:1. СО о 00 4: 00 00 ч

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 24 D 5 12ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3401377/25-08 (22) 01.03.82 (46) 15.08.83. Бюл. 9. 30 (72) A.Г.Елизаров, Г.В.Шуваев и Ю.Н. Зиьэп кий (53) 621.924,076(088 8) (56) 1. Круги алмазные отрезные.

ГОСТ 10110-78 (прототип) (54) (57) 1.ОТРЕЗНОЙ АЛМАЗНЫЙ КРУГ с внешней режущей кромкой и с расположенными равноудаленными от центра сквозными криволинейными вырезами, пересекающимися с посадочным отверстием с воэможностью образова-. ния центрирующих выступов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

„.SUÄÄ 48&7 А повышения работоспособности круга за счет увеличения его прочности и точности центрирования, минимальная ширина выступов составляет 1,550 от высоты круга, а вырез образован окружностью, радиус которой составляет 1,01-1,7 от половины высоты выреза.

2..Алмазный круг по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что участок выреза, лежащий напротив посадочного отверстия, образован эллипсом, центр которого совпадает с центром выреза, большая ось расположена перпендикулярно радиусу круга, а соотношение длин большой и малой осей составляет 3:1.

1034887

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 обработке.

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 выступы имеют 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 поверхности отверстия.

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, переходящая в окружность с ра-. диусом R — на периферии) вызывает

Т высокую 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 сечением, прстоянно увеличивающимся к периферии) приводит к тому, что зона основной деформации от изгиба выступа, возникающего при уста° новке круга, совпадает с областью периферийной части вырезов. Это накладывает дополнительные значи5 тельные по величине напряжения, которые впоследствии (при вращении) суммируются с напряжениями от центробежных сил. Удаление эоны основной иэгибной деформации выступов

10 (удлинение деформируемой их части) от посадочных площадок выступов . и значительные усилия, необходимые для деформирования, связанные прямо.пропорционально с площадью поперечного сечения зоны деформации, отрицательно влияют на точность центрирования f l ).

Однако данная конструкция харак-теризуется малой прочностью круга, вызванной наличием значительной концентрации напряжений на периферийной части, и недостаточной- точностью центрирования, связанной со значительным расстоянием зоны ос новной иэгибной деформации от посадочных площадок выступов и усилиями этой. деформации.

Целью изобретения является повышение работоспособности круга эа .счет увеличения его разрывной

30 прочности и точности центрирования.

Поставленная цель достигается тем, что отрезной алмазный круг .выполнен с внешней режущей кромкой и с расположенными равноудаленно от центра сквозными криволинейными вырезами, пересекающимися с по" садочным отверстием с возможностью образования центрирующих выступов, 40

5 5

65 минимальная ширина которых составляет 1,5-50 от их толщины, а вырез образован 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 центром выреза, большая ось расположена перпендикулярно радиусу круга, а соот- ношение длин большой и малой осей составляет 3:l.

На фиг. 1 .схематично показан круг, вид сбоку-; на фиг: 2 — разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3 - уз л Т на фиг. 1, вариант расположения смежных вырезов; на фиг. 4 то же; на фиг.5схема 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. Вырезы образуют центрирующие выступы 7.

1034887

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 расположены внутри площади вйрезов 4 на концент- 5 .ричной с отверстием 3 окружности 9.

Расстояние 8между центрами 8 боковых контуров б соседних вырезов 4 попарно удалены друг от друга на расстояние, равное сумме двух радиусов R и ширины выступа по прямой, соединяющей соседние центры 8.Ширина выступов 4 по названной прямой является минимальной и составляет

1,5-50 толщин выступов. 15

Вырез 4 может быть выполнен в ви де части окружности, радиус которой составляет 1;01-1,7 половины высоты Н выреза (см.фиг. 3) °

Периферийный контур 5 выреза 4 высотой H ìoæåò быть выполнен также 4 в виде части эллипса, большая ось которого расположена перпендикулярно радиусу круга, причем соотношение большой аи малой Ь осей составляет 3:1 (см.фиг. 4). 25

Диаметр условного посадочного отверстия 3 выбран таким образом, чтобы его наибольший предельный размер был менее (на 0,01-0,02 мм) наименьшего предельного размера вала 30 шпинделя.

Расстояние 6 между- центрами 8 боковых контуров б, диаметр окружности 9, соосной с центром круга, радиус к, число вырезов 4 выбраны так, чтобы площадь выступов 7 была меньше площади вырезов 4, количество которых не-менее 8..

При предлагаемой форме вырезов 4 на 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 посадочных площадок 10 и *лощадь поперечного 45 сечения для всех выступов 7 идентичны.

При ширине выступа менее 1,5

его толщины начинает проявляться неустойчивость выступа, склонность 5Р к деформации в направлении, отличном от осевого. Это отрицательно влияет на точность центрирования, При ширине выступа более 50 его толщин возрастает усилие, не- 5. обходимое для его деформации при установке на шпиндель. При этом эона деформации достигает крайних точек 12 периферийного контура 5 выреза, что снижает прочность кру- gp

ra. !

Величина радиуса р составляющая

1,01 половини высоты выреза, выбрана из расчета обеспечения гарантированного выхода выреза на посадочное g5. отверстие при различных сочетаниях размеров отверстия, выреза и чочностей их изготовления для кругов раз-i личного наружного диаметра в диапазоне 50-100 мм.

При"величине радиуса, составляющей более 1,7. половины высоты выреза, минимальное поперечное сечение выступа становится сравнимьви по величине с сечением основной части выступа, вследствие чего зона 11 занимает неопределенное положение. Это отрицательно влияет на точность центрирования.

При установке на вал 13 (фиг.3) инструмент посадочными площадками

10 контуров б контактирует с центрирующей цилиндрической поверхностью вала, при этом контуры 6 упруго изгибаются в зоне 11 наименьшего поперечного сечения.

Ввиду того, что изгибная деформация вырезов 4 сосредотачивается в зоне 11.их наименьшего поперечного сечения, имеющего малую (1,550 толщин выступов) длину, удаленной от области периферийного контура б (точек 12.), напряжения от изгиба контуров б не передаются на крайние от оси вращения круга точки 12 периферийного контура б. При этом, ввиду малых размеров зоны ).1 деформации контуров 5, изгибающие усилия незначительны, что еще более снижает вероятность перегрузки крайних точек периферийного контура вырезов.

С другой стороны, расположение зоны 11 деформации между крайними точками 12 периферийного контура 5 и посадочными площадками 10 вырезов 4 уменьшает длину их деформируемой части.Это в сочетании с больLUHM количеством выступов (8 H бо- лее что. Усредняет механические ха" рактеристики их материала) и малыми усилиями, необходимыми для деформации выступов, увеличивает точность центрирования.

В результате незначительной упругой иэгибной деформации (с уг.лом наклона o(,2-7О) идентичных час- тей выступов 7 в зоне 11, располо женной вблизи посадочных площадок

10, и удаленных от крайних точек 12 > периферийного контура 5 вырезов 4, диаметр условного посадочного отверстия 3 (расстояние между посадочными площадками 10 в радиальном направлении) увеличивается на 0,010,02 мм, тем самым обеспечивается выборка зазора и компенсация отклонения диаметров вала 13 шпинделя от отверстия, т.е. центрирование круга беэ нарушения целостности материала тонких малопрочных кругов.

После центрирования круга производится его закрепление между фланца1034887.

Радиальное биение, . Разрушающая частота мкм вращения, мин" 1.

Испытываемые круги

Р круга круга круга партии кругов

Ф партии кругов

74,3

17,8

Предлагаемый

15

30

15

20

78

10

Известный

60,1

20

58

30

-. 60

60

58 ми 14 (фиг. 5) . Таким образом, центрирующие выступы предназначены только для центрирования круга при его установке, Удержание круга в работе производится эа счет сил трения по торцовым поверхностям круга,обеспечиваемого фланцевым закреплением.

После приведения круга во вращение под действием центробежных сил в материале круга возникает напряжение. Максимальные тангенциальные напряжения возникают в крайних точках 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 1:1) центрирующей (де.формируемой) части контура 6 к периферийной 5 выреза 4.Это,а также Вы" полнение самого периферийного контура 5 выреза 4 с максимальным радиусом (при одном и том же диамет.ре расположения крайних точек 12 периферийного контура 5), повышает разрушающую частоту вращения, что связано со снижением концентрации напряжений. Кроме того, выполнение периферийного участка по контуру эллипса с соотношением сторон Ифа3:1 при про чих равных условиях, в т.ч. при H =Í, дополнительно увеличивает разрушающую частоту вращения круга, выполненного полностью иэ алмаэосодержащего проката, на 18-23%.

Пример. Настоящий круг изго

5 товлен и испытан на точность центрирования и разрушающую частоту вращения. Диаметр круга 56 мм, толщина 0,036 мкм, диаметр посадочного (условного) отверстия 20 мм, диаметр крайних точек периферийной части

0=40 юе, диаметр окружности цент ров вырезов 6=29 мм Количество вырезов (выступов) 8, форма периферийной и боковой частей вырезов— окружность с Р =5 мм.

Круг изготовлен из алмазосодержащего проката (зернистость алмазов

10/7, концентрация — 100%) электро. магнитной штамповкой на установке

УЭМФ, Испытания проводились при использовании шпиндельного узла .установки резки кремниевых пластин ОЧПП

100 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 пред30 лагаемому инструменту и кругам с вырезами по РОСТ 10110-78 приведены в таблице.

1034887..Та им образом, радиальное биение-, (точность центрирования) при использовании инструмента предлагаемой конструкции уменьшаетая в среднем в 1,3 раза, а разрушающая частота вращения — в 1 2 раза по сравнению . .с-соответствующими параметрами инструмента известной конструк. ции.

I 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 яа 12-153, стойкость инструмента на 8-10% уменьшить величину сколов по краям реза на 2-3 мкм.

1034887

Заказ 5724/14 Тираж 795

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Воробьев

Редактор М. Бандура Техред И.Метелева Корректор:Ю.Макаренко