Способ производства абразивного инструмента

 

Изобретение относится к изготовлению шлифовальных и полировальных кругов на вулканитовой связке. Сущность способа заключается в том, что вулканитовую формовочную абразивную смесь прокатывают в пластины, вырубают из них кольцевые заготовки, собирают их в пакет на стержень и ведут предварительное уплотнение пакета без матрицы с усилием, составляющим 0,1-0,2 от величины усилия окончательного прессования, и окончательное прессование круга в пресс-форме с использованием формовочных плит. Между пакетом и плитами размещают прокладки из вулканитовой массы, не содержащей абразивного зерна. Размер прокладок назначают из условия равенства их объемов до окончательного прессования и после. Изобретение позволяет повысить качество и прочность абразивных кругов. 2 ил.

Изобретение относится к абразивной промышленности, а именно к изготовлению шлифовальных и полировальных кругов на вулканитовой связке.

Известен способ изготовления абразивного инструмента на вулканитовой связке наружным диаметром более 250 мм, высотой более 100 мм, включающий приготовление абразивной смеси, прокатку смеси в пластины, вырубку из них колец, набор из колец пакета, состоящего из 12-30 и более колец, последующее прессование этого пакета в пресс-форме на прессе и вулканизацию прессовок [1].

Недостатком данного способа является интенсивное бочкообразование в процессе прессования в результате значительных сил трения, возникающих на контактных поверхностях формовочных плит и пакета из кольцевых заготовок, что приводит к неоднородной деформации и не позволяет получить равноплотную прессовку по высоте, имеют место также разрывы на боковой поверхности прессуемого круга и расслои по плоскостям контакта отдельных колец.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ производства абразивного инструмента, при котором берут вулканитовую формовочную абразивную смесь, прокатывают ее в пластины, вырубают из пластин кольцевые заготовки, которые собирают в пакет на стержне, после чего пакет предварительно уплотняют без матрицы с усилием 0,1-0,2 от усилия окончательного прессования в пресс-форме [2].

Данный способ существенно снижает возможность возникновения расслоев, вызванных герметизацией воздуха на поверхностях контакта колец, но при этом сохраняется явление бочкообразования и связанная с ним неоднородность деформации, разноплотность заготовки по высоте, что снижает качество кругов и их прочность. При данном способе значительны энергосиловые затраты на операциях прессования и выпрессовки заготовки из матрицы.

Задача, решаемая изобретением, - устранение бочкообразования за счет изменения направления вектора активных сил трения на контактных поверхностях инструмента с пакетом и тем самым повышение качества и прочности абразивного инструмента, а также уменьшение энергосиловых затрат на операции прессования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства абразивного инструмента, при котором вулканитовую формовочную абразивную смесь прокатывают в пластины, вырубают из них кольцевые заготовки, собирают их в пакет на стержень и ведут предварительное уплотнение пакета без матрицы с усилием, составляющим 0,1-0,2 от величины усилия окончательного прессования, и окончательное прессование круга в пресс-форме с использованием формовочных плит, используют кольцевые прокладки, изготовленные из вулканитовой массы, не содержащей абразивного зерна, размещаемые между пакетом и формовочными плитами, размер прокладок устанавливают из условия равенства их объемов V и V₁ соответственно до окончательного прессования и после, с учетом осадки каждой прокладки на величину, не превышающую половину припуска на высоту прессуемого круга и в размер по его наружному и внутреннему диаметрам, при этом V = 0,25π(D²-d²_вн)h, где D_н и d_вн=(d+0,75b) - соответственно наружный и внутренний диаметры кольцевой прокладки, h - высота прокладки, равная высоте кольцевой заготовки; d и b - соответственно внутренний диаметр и ширина прессуемого инструмента.

V₁=0,5h₁F_ф.к, где h₁ и F_ф.к - соответственно припуск на высоту и площадь кольцевой поверхности прессуемого круга.

То, что используют кольцевые прокладки, изготовленные из вулканитовой массы, не содержащей абразивного зерна, размещаемые между пакетом и формовочными плитами, а размер прокладок устанавливают из условия равенства их объемов V и ₁ соответственно до окончательного прессования и после, с учетом осадки каждой прокладки на величину, не превышающую половину припуска на высоту прессуемого круга и в размер по его наружному и внутреннему диаметрам, при этом V = 0,25π(D²_н-d²_вн)h, где D_н, d_вн= (d+0,75b) - соответственно наружный и внутренний диаметры вырубаемой кольцевой прокладки; h - высота кольцевой прокладки, равная высоте кольцевой заготовки; d и b - соответственно внутренний диаметр и ширина прессуемого инструмента.

V₁=0,5h₁F_ф.к,
где h₁ и F_ф.к - соответственно припуск на высоту и площадь кольцевой поверхности формуемого круга, позволит изменить условия трения на контактных поверхностях инструмент - заготовка, свести значение коэффициента трения на этих же поверхностях к достаточному минимуму и тем самым предотвратить значительное бочкообразование начиная с самого начала процесса прессования, создать равномерное напряженно-деформированное состояние в формуемом круге и повысить равноплотность круга по высоте, снизить энергосиловые затраты. Устранение значительного бочкообразования в процессе прессования создает благоприятные условия для беспрепятственного удаления воздуха из пределов объема пресс-формы, что будет способствовать устранению расслоев, вызванных этой причиной, и тем самым избежать необходимость безматричного предварительного прессования пакета.

Ограничение осадки каждой из кольцевых прокладок до величины, соответствующей половине припуска на высоту формуемого круга и в размер по его наружному и внутреннему диаметрам, т.е. до контакта со стенкой матрицы, позволит при последующей механической обработке снять оставшийся слой вулканитовой массы с меньшими затратами по сравнению с обдиркой вулканизированной абразивной вулканитовой массы и свести к минимуму затекание излишек вулканитовой массы в зазор между верхней формовочной плитой и стенкой матрицы.

На фиг.1 показан пакет, установленный в пресс-форму перед прессованием, на фиг.2 - пакет в пресс-форме после прессования.

На фиг.1, 2 обозначены: 1 - стержень, 2 - нижняя формовочная плита, 3 - кольцевая матрица, 4 - нижняя кольцевая прокладка, 5 - пакет, собранный из кольцевых заготовок, 6 - верхняя кольцевая прокладка, 7 - верхняя формовочная плита, 8 - сформованный круг, 9, 10 - верхняя и нижняя плоскости пакета.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно изготавливают кольцевые прокладки 4 и 6 из вулканитовой массы, не содержащей абразивного зерна, размер которых определяют по приведенным в описании зависимостям. Затем на нижнюю формовочную плиту 2, смонтированную на стержне 1, которые установлены в кольцевой матрице 3, укладывают нижнюю кольцевую прокладку 4 и на стержень 1 набирают пакет 5 из кольцевых заготовок, который нижней плоскостью 10 опирается на упомянутую прокладку 4. После сборки пакета на его верхнюю плоскость 9 устанавливают верхнюю кольцевую прокладку 6 и накрывают ее верхней формовочной плитой 7. Далее к верхней формовочной плите 7 прикладывают усилие, необходимое для получения прессованного абразивного круга 8. После окончания прессования осуществляют выталкивание спрессованного круга 8 из кольцевой матрицы 3.

Согласно предлагаемому способу были изготовлены шлифовальные круги на вулканитовой связке с наружным диаметром 500 мм, внутренним 305 мм и толщиной 250 мм. Пакет для прессования набирался из 25 кольцевых заготовок. Толщина одной заготовки составляла в среднем 12 мм. Высота кольцевой прокладки была принята равной кольцевой заготовки, что позволило прокатывать исходные пластины различные по составу на одном оборудовании без его переналадки. Внутренний диаметр d_вн кольцевой прокладки был принят равным 378 мм, а наружный D_н - 455 мм согласно приведенным зависимостям. Вначале для контроля изменения формы и размеров осаживаемого пакета в процессе прессования осуществляли ступенчатое прессование с извлечением прессовки из матрицы после каждой ступени прессования вплоть до контакта боковой поверхности пакета со стенкой матрицы. При визуальном обзоре прессованных заготовок на различных стадиях прессования наличие бочки установлено не было. При использовании измерительного инструмента удалось установить, что величина бочки не превышала 0,2-0,3 мм.

Предложенный способ целесообразно использовать в абразивной промышленности при производстве шлифовальных и полировальных кругов на вулканитовой связке.

Источники информации
1. Абразивные материалы и инструменты. Каталог-справочник. /Под ред. В. А. Рыбакова. - М.: НИИ по машиностроению, 1976, с. 197.

2. Патент РФ 2096166. Способ формования абразивного инструмента. В 24 D 18/00. Опубл. БИ 32, 20.11.97.

Формула изобретения

Способ производства абразивного инструмента, при котором вулканитовую формовочную абразивную смесь прокатывают в пластины, вырубают из них кольцевые заготовки, собирают их в пакет на стержень и ведут предварительное уплотнение пакета без матрицы с усилием, составляющим 0,1-0,2 от величины усилия окончательного прессования, и окончательное прессование круга в пресс-форме с использованием формовочных плит, отличающийся тем, что используют кольцевые прокладки, изготовленные из вулканитовой массы, не содержащей абразивного зерна, размещаемые между пакетом и формовочными плитами, размер прокладок устанавливают из условия равенства их объемов V и V₁ соответственно, до окончательного прессования и после, с учетом осадки каждой прокладки на величину, не превышающую половину припуска на высоту прессуемого круга, и в размер по его наружному и внутреннему диаметрам, при этом
V = 0,25π(D²_н-d²_вн)h,
где D_н и d_вн= (d+0,75b) - соответственно наружный и внутренний диаметры кольцевой прокладки;
h - высота кольцевой прокладки, равная высоте кольцевой заготовки;
d и b - соответственно внутренний диаметр и ширина прессуемого инструмента;
V₁= 0,5h₁F_ф.к,
где h₁ и F_ф.к - соответственно припуск на высоту и площадь кольцевой поверхности прессуемого круга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2