PL202922B1 - Tarcza ścierna do roboczego obracania się dookoła jej osi - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tarcza ścierna do roboczego obracania się dookoła jej osi.

Tarcze ścierne są powszechnie stosowane w tradycyjnych urządzeniach szlifierskich i w ręcznych szlifierkach kątowych. Kiedy stosuje się ją w tych urządzeniach, tarcza jest podtrzymywana na jej środku i obraca się ze względnie dużą prędkością i równocześnie jest dociskana do elementu obrabianego. Powierzchnia ścierna tarczy szlifierskiej ściera powierzchnię elementu dzięki działaniu ścinającemu ziaren ściernych tarczy szlifierskiej.

Tarcze szlifierskie są stosowane zarówno w operacjach szlifowania zgrubnego jak i szlifowania precyzyjnego. Szlifowanie zgrubne jest wykorzystywane do szybkiego usuwania surowca bez zwracania specjalnej uwagi na wykończenie powierzchni i przypalanie. Przykłady szlifowania zgrubnego obejmują szybkie usuwanie zanieczyszczeń z kęsów, przygotowywania szwów spawów i odcinanie stali. Szlifowanie precyzyjne jest związane z kontrolowaniem ilości usuwanego surowca, w celu osiągnięcia pożądanych tolerancji wymiarowych i/lub wykończenia powierzchni. Przykłady szlifowania precyzyjnego obejmują usuwanie precyzyjnych ilości materiału, ostrzenie, formowanie, oraz ogólne operacje wykańczania powierzchni, takie jak polerowanie i szlifowanie spoin (to znaczy wygładzanie ściegów spoin).

Tradycyjne czołowe tarcze szlifierskie albo tarcze szlifierskie do płaszczyzn, w których do elementu obrabianego przykładana jest ogólnie płaska powierzchnia czołowa tarczy szlifierskiej, mogą być używane zarówno do szlifowania zgrubnego jak i precyzyjnego, przy zastosowaniu tradycyjnej szlifierki do płaszczyzn albo szlifierki kątowej z płaską powierzchnią czołową zorientowaną pod kątem do około 6 stopni względem elementu obrabianego. Przykładem operacji szlifowania płaszczyzny jest szlifowanie pomostu ogniowego bimetalicznego bloku silnika, takiego jak znany z patentu USA nr 5,951,378. Tradycyjne czołowe tarcze szlifierskie albo tarcze szlifierskie do płaszczyzn są często wytwarzane poprzez formowanie mieszaniny cząstek ściernych i spoiwa, z albo bez włókien wzmacniających, w celu utworzenia sztywnej, monolitycznej, wiązanej tarczy ściernej. Przykłady odpowiednich materiałów ściernych wiązanych obejmują ziarna tlenku glinowego w matrycy z żywicy spajającej. Inne przykłady wiązanych materiałów ściernych obejmują diament, CBN, tlenek glinowy albo ziarna węglika krzemu w spoiwie ceramicznym albo metalowym. W operacjach szlifowania płaszczyzn albo powierzchni są powszechnie stosowane różne kształty tarcz zgodne z oznaczeniami ANSI (American National Standards Institute). Te typy tarcz obejmują tarcze proste (typ 1 ANSI), cylindryczne (typ 2), zagłębione (typy 5 i 7), garnkowe zbieżne i proste (typy 10 i 11), tarcze miskowe i talerzowe (typy 12 i 13), tarcze zataczają ce i/lub zagłębione (typy 20 do 26), oraz tarcze z zagłębionym ś rodkiem (typy 27, 27A i 28). Odmiany powyższych tarcz, takie jak tarcze typu 29 ANSI, także mogą być odpowiednie do szlifowania płaszczyzn albo powierzchni.

Wadą związaną z tradycyjnymi tarczami do szlifowania płaszczyzn albo powierzchni jest to, że operator nie może widzieć powierzchni elementu obrabianego szlifowanego podczas właściwej operacji, operator może tylko obserwować materiał, który nie jest zakryty przez tarczę. Często trudno jest wykonywać precyzyjną operację bez ciągłego sprawdzania postępu prac, w celu osiągnięcia lepszego przybliżenia pożądanego wyniku. Narzędzia ręczne, takie jak szlifierki kątowe, nie mogą być powtórnie precyzyjnie przyłożone, tak że powtarzane sprawdzanie nie jest korzystną opcją przy dokładnej pracy.

Tarcza z otworami staje się pół-przezroczysta kiedy wiruje z umiarkowaną do wysokiej prędkości, z powodu trwałości obrazu na siatkówce w ludzkim oku; efektu trwałości widzenia. Obraz widziany przez perforowaną wirującą tarczę jest bardziej wzmocniony, jeśli występuje kontrast światła i/lub koloru pomiędzy wirującą tarczą a jej tłem i/lub pierwszym planem. W celu zwiększenia szerokości okna albo efektu widzenia na wylot podczas wirowania tarczy, otwory są zwykle tak zaprojektowane, aby się wzajemnie nakładały. Tarcze ścierne wykorzystujące to zjawisko są znane z opisów patentowych USA nr 6,159,089; 6,077,156; 6,062,965; oraz 6,007,415.

Z powodu przypuszczalnych katastrofalnych konsekwencji pęknięcia monolitycznej tarczy z kompozytu ż ywicy / ziarna i/lub wchodzenia występów do duż ych otworów, stosowanie takich okien było jak dotąd ograniczone do wieloskładnikowych ostrzy tnących o metalowych korpusach i/lub elastycznych tarcz ściernych.

Celem wynalazku jest opracowanie tarczy ściernej odpornej na pęknięcia.

Tarcza ścierna do roboczego obracania się dookoła osi w celu usuwania materiału z elementu obrabianego, zawierająca centralny otwór montażowy, matrycę zawierającą ziarno ścierne, obwód,

PL 202 922 B1 który podczas roboczego obracania się tworzy pozorny cylinder i co najmniej jedną lukę rozciągającą się osiowo przez matrycę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas roboczego obracania się luka tworzy pozorne okno, do obserwowania elementu obrabianego, przy czym tarcza jest zasadniczo monolityczna; oraz tarcza posiada elastyczność mieszczącą się w zakresie około 1-5 mm w kierunku osiowym, w odpowiedzi na przyłożone obciążenie osiowe o wielkości 20 N.

Korzystnie, elastyczność tarczy mieści się w zakresie około 2-6 mm.

Korzystnie, tarcza zawiera objętość luki mniejszą niż około 25 procent objętości pozornego cylindra.

Korzystnie, objętość luki mieści się w zakresie około 3-20 procent.

Korzystnie, luka zawiera przynajmniej jedną szczerbę nie zawierającą przeszkód, rozciągającą się promieniowo do wewnątrz od obrzeża pozornego cylindra.

Korzystnie, luka obejmuje przynajmniej jeden otwór widokowy.

Korzystnie, otwór widokowy znajduje się w obrębie obszaru tworzonego przez przynajmniej około 60 procent promienia pozornego cylindra i przynajmniej około 2 mm od obrzeża tarczy. Korzystnie, tarcza zawiera piastę umieszczoną integralnie wewnątrz matrycy zawierającej ziarno ścierne.

Korzystnie, matryca zawierająca ziarno ścierne jest organicznym materiałem wiążącym. Korzystnie, matryca zawierająca ziarno ścierne jest nieorganicznym materiałem wiążącym. Korzystnie, matryca zawierająca ziarno ścierne zawiera ponadto integralne wzmocnienie. Korzystnie, wzmocnienie zawiera materiał włóknisty rozproszony w matrycy zawierającej ziarno ścierne.

Korzystnie, materiał włóknisty zawiera warstwę tkaniny.

Korzystnie, materiał włóknisty zawiera wiele warstw tkaniny.

Korzystnie, tarcza zawiera piastę przymocowaną do warstwy tkaniny.

Korzystnie, warstwa tkaniny rozciąga się w poprzek luki.

Korzystnie, warstwa tkaniny zawiera warstwę włókna szklanego posiadającą gramaturę mieszczącą się w zakresie około 160 - 500 gramów na metr kwadratowy.

Korzystnie, wzmocnienie zawiera płytę podkładową.

Korzystnie, szczerba jest symetryczna.

Korzystnie, szczerba jest U-kształtna. Korzystnie, szczerba jest półkolista.

Korzystnie, szczerba jest asymetryczna.

Korzystnie, szczerba zawiera krawędź spływu ustawioną pod mniejszym kątem względem najbliższej stycznej pozornego cylindra niż krawędź natarcia wspomnianej szczerby.

Korzystnie, luka jest pochylona względem kierunku osiowego.

Korzystnie, krawędź natarcia luki jest ustawiona pod kątem ostrym względem sąsiedniego fragmentu powierzchni nośnej matrycy zawierającej ziarno ścierne.

Korzystnie, krawędź spływu szczerby jest ustawiona pod kątem rozwartym względem sąsiedniego fragmentu powierzchni nośnej.

Korzystnie, szczerba zawiera segment pozornego cylindra.

Korzystnie, segment jest zasadniczo zakrzywiony wzdłuż jego krawędzi innej niż krawędź pozornego cylindra.

Korzystnie, segment jest zasadniczo prosty wzdłuż jego krawędzi.

Korzystnie, krawędź segmentu jest tworzona przez cięciwę pozornego okręgu.

Korzystnie, tarcza zawiera wiele szczerb rozmieszczonych w oddaleniu od siebie wzdłuż obrzeża pozornego cylindra.

Korzystnie, matryca zawierająca ziarno ścierne zawiera płaską powierzchnię szlifującą. Korzystnie, luka zawiera przynajmniej jeden otwór widokowy przez nią przechodzący. Korzystnie, otwór ma okrągły przekrój.

Korzystnie, otwór jest pochylony względem kierunku osiowego.

Korzystnie, tarcza zawiera wiele otworów rozmieszczonych w oddaleniu od siebie dookoła wspomnianej tarczy.

Korzystnie, otwór jest umieszczony w obszarze tworzonym przez przynajmniej 60 procent promienia pozornego cylindra i przynajmniej około 2 mm od obrzeża tarczy.

Korzystnie, otwór jest wydłużony w przekroju poprzecznym, oraz w której otwór posiada oś wzdłużną.

Korzystnie, oś wzdłużna rozciąga się wzdłuż promienia tarczy.

PL 202 922 B1

Korzystnie, oś wzdłużna jest ustawiona ukośnie względem promienia tarczy.

Korzystnie, oś wzdłużna jest ustawiona pod kątem około 45 stopni względem promienia tarczy.

Korzystnie, tarcza stanowi tarczę wybraną z grupy składającej się z tarcz typu 27, typu 27A, typu 28, hybrydowego typu 27/28 i typu 29.

Korzystnie, tarcza posiada prędkość rozerwania wynoszącą przynajmniej około 27500 stóp powierzchniowych na minutę (140 metrów powierzchniowych na sekundę).

Tarcza ścierna przeznaczona do roboczego obracania się w celu usuwania materiału z elementu obrabianego zawierająca centralny otwór montażowy, matrycę zawierającą ziarno ścierne, obrzeże, które tworzy podczas roboczego obracania się pozorny cylinder i wiele luk rozciągających się osiowo przez matrycę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas roboczego obracania się luki tworzą pozorne okno, przez które można obserwować element obrabiany, przy czym wiele luk obejmuje przynajmniej jeden otwór widokowy, oraz przynajmniej jedną bezprzeszkodową szczerbę, rozciągającą się promieniowo do wewnątrz od obwodu pozornego cylindra, oraz tarcza jest zasadniczo monolityczna.

Korzystnie, tarcza posiada elastyczność mieszczącą się w zakresie około 1-5 mm w kierunku osiowym, w odpowiedzi na obciążenie osiowe o wielkości 20 N.

Korzystnie, elastyczność tarczy mieści się w zakresie około 2-5 mm.

Korzystnie, objętość luki jest mniejsza niż około 25 procent objętości pozornego cylindra.

Korzystnie, objętość luki mieści się w zakresie około 3-20 procent.

Korzystnie, pozorny cylinder posiada grubość w kierunku osiowym, która jest co najwyżej równa około 18 procentom jego promienia.

Według postaci wykonania niniejszego wynalazku, zapewniona jest tarcza ścierna obracająca się dookoła jej osi, służąca do usuwania materiału z elementu obrabianego. Tarcza ścierna zawiera otwór montażowy, matrycę zawierającą ziarno ścierne oraz obwód, który tworzy podczas obracania się pozorny cylinder. Tarcza zawiera przynajmniej jedną lukę przechodzącą osiowo przez matrycę, tak że podczas obracania się szczerba tworzy pozorne okno, przez które można oglądać element obrabiany. Tarcza jest także zasadniczo monolityczna i posiada elastyczność mieszczącą się w zakresie około 1-5 mm w kierunku osiowym, w odpowiedzi na przykładane obciążenie osiowe o wielkości 20 N.

Sposób wytwarzania tarczy ściernej obejmuje zapewnienie matrycy zawierającej ścierne ziarno oraz ukształtowanie matrycy w tarczę. Sposób obejmuje także ukształtowanie przynajmniej jednej luki przechodzącej osiowo przez matrycę, tak że podczas roboczego obracania się luka tworzy pozorne okno, przez które można oglądać element obrabiany. Tarcza jest ukształtowana jako monolit, oraz jest zwymiarowana, ukształtowana i uformowana tak, aby posiadać elastyczność mieszczącą się w zakresie około 1-5 mm w kierunku osiowym, w odpowiedzi na przyłożone obciążenie osiowe o wielkości 20 N.

W dalszym aspekcie wynalazku zapewniona jest tarcza ś cierna obracają ca się roboczo w celu usuwania materiału z elementu obrabianego. Tarcza ścierna zawiera otwór montażowy, matrycę zawierającą ziarno ścierne, oraz obwód, który tworzy pozorny cylinder podczas roboczego obracania się. Przez matrycę przechodzi zasadniczo osiowo kilka luk tak, że podczas roboczego obracania się luki tworzą pozorne okno, przez które można oglądać element obrabiany. Kilka luk obejmuje przynajmniej jeden otwór widokowy, oraz przynajmniej jedną nie zasłoniętą szczerbę rozciągającą się promieniowo do wewnątrz od obrzeża pozornego cylindra. Tarcza jest zasadniczo monolityczna.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z dołu (od strony powierzchni szlifującej) tarczy szlifierskiej z ukształtowanym obwodem według niniejszego wynalazku, fig. 2 - rzut pionowy boczny wykonany wzdłuż linii 2 - 2 z fig. 1, fig. 3 - 9 przedstawiają widoki podobne do tego z fig. 1, przedstawiające alternatywne przykłady wykonania tarczy szlifierskiej według niniejszego wynalazku, z opcjonalnymi otworami przelotowymi pokazanymi linią przerywaną, fig. 10 - widok podobny do tego z fig. 2, ale przedstawiony w odwróconej orientacji i w powiększonej skali, fig. 11 - 14 przedstawiają wykresy liniowe i wykres słupkowy przedstawiające spodziewane osiągi różnych tarcz według rozwiązań wcześniejszych w porównaniu z niniejszym wynalazkiem, fig. 15 i 16 przedstawiają odpowiednio rzut poziomy i rzut pionowy z boku alternatywnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 17 i 18 przedstawiają odpowiednio rzut poziomy i rzut pionowy z boku innego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 19 - 21 przedstawiają rzuty pionowe z boku dodatkowych przykładów wykonania niniejszego wynalazku, fig. 22 - 25 przedstawiają widoki podobne do tego z fig. 1, przedstawiające dodatkowe przykłady wykonania niPL 202 922 B1 niejszego wynalazku, fig. 26 przedstawia w sposób graficzny wyniki testów dla różnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku w porównaniu z tarczami według rozwiązań wcześniejszych.

Tak jak jest tutaj stosowany, termin tarcza oznacza wyrób monolityczny (zdefiniowany poniżej), który jest przystosowany do montażu na obrotowym trzpieniu albo osi. Nie jest on ograniczony tutaj do kształtów czysto okrągłych albo cylindrycznych. Obejmuje on wyroby, które można stosować w szlifierce powierzchniowej albo szlifierce kątowej.

Terminy szczerba i szczelina zamiennie odnoszą się do wycięcia albo zagłębienia, które całkowicie przechodzi przez obiekt w przynajmniej jednym kierunku, niecałkowicie otoczonego przez materiał obiektu. Obejmują one konfiguracje, w których w kołowej krawędzi zewnętrznej tarczy brakuje segmentu (zdefiniowanego poniżej) albo jej części, albo wydają się być uzyskane poprzez (pozorne) przemieszczanie się szczeliny do czasu wyjścia fragmentu szczeliny poza krawędź.

Podobnie, otwór obejmuje wycięcie, zagłębienie albo szczelinę, bez względu na jego konkretny kształt albo geometrię, która przechodzi całkowicie przez obiekt w przynajmniej jednym kierunku, będąc całkowicie otoczoną przez materiał obiektu.

Szczerby, rowki i/lub otwory są tutaj wspólnie nazywane lukami.

Monolityczny i/lub monolit oznacza tutaj obiekt ukształtowany jako pojedyncza, integralna jednostka, taka jak uzyskana poprzez formowanie (na przykład odlewanie). Przykłady monolitycznych tarcz szlifierskich obejmują zarówno nie wzmocnione jak i wzmocnione wiązane tarcze ścierne. Przykłady typowych wzmocnień obejmują włókna takie jak włókna szklane albo węglowe, albo też płytę podkładową, ukształtowaną jako nieciągła warstwa koła szlifierskiego, to znaczy poprzez uformowanie warstwy razem ze spoiwem i materiałem ściernym. Alternatywnie wzmocnienie może zawierać włókna albo inne materiały zasadniczo równomiernie wymieszane ze spoiwem i materiałem ściernym. Tak jak jest tutaj stosowany, termin monolityczny i monolit wyklucza tradycyjne tarcze ścierne, które zawierają tarczę papieru ściernego przymocowaną w sposób usuwany do płyty podkładowej, a także wyklucza tarcze metalowe posiadające warstwę ziarna ściernego przylutowaną albo powlekaną elektrolitycznie na obrzeżu tarczy.

Termin szlifowanie ma tutaj dotyczyć dowolnej operacji ścierania albo wykańczania, w której powierzchnia elementu obrabianego jest obrabiana w celu usunięcia materiału albo zmiany szorstkości.

Segment oznacza fragment koła, który leży pomiędzy obwodem i cięciwą.

Osiowo albo kierunek osiowy oznacza kierunek, który jest zasadniczo równoległy do osi obrotu tarczy. Podobnie poprzecznie, kierunek poprzeczny albo płaszczyzna poprzeczna oznacza kierunek albo płaszczyznę, która jest zasadniczo prostopadła do kierunku osiowego.

Termin obrzeże obejmuje najbardziej zewnętrzną promieniowo krawędź i/lub powierzchnię tarczy albo pozornego cylindra tworzonego przez obracającą się tarczę. Obrzeże tarczy obejmuje dowolne szczerby albo szczeliny w nim się znajdujące.

Termin obwód tarczy obejmuje wszystkie powierzchnie zewnętrzne tarczy, obejmujące brzeg, powierzchnię szlifującą i powierzchnię przeciwległą (na przykład nie szlifującą).

W skrócie, jak pokazano na rysunku, wynalazek obejmuje monolityczną szlifierską tarczę ścierną posiadającą nieregularny (to znaczy zawierający szczerby) kształt obwodu i/lub szereg przechodzących przez nią otworów umożliwiających obserwację powierzchni szlifowanego elementu w czasie wykonywania tradycyjnych operacji wykańczania powierzchni, zdzierania i/lub szlifowania spoin, typowo związanych z operacjami szlifowania płaszczyzn albo powierzchni. Jak pokazano, na przykład na fig. 1-4, każda z tarcz szlifierskich 110, 310 i 410 zawiera jedną albo więcej szczerb 112, 312 i 412 rozmieszczonych w oddaleniu od siebie dookoła kołowego poza tym obwodu tarczy. Tarcze te mogą także zawierać otwory widokowe, takie jak otwory 322 przedstawione linią przerywaną na fig. 3. Alternatywnie tarcze mogą być wyposażone w otwory bez żadnych szczerb obwodowych, tak jak pokazano na fig. 22 - 24. Według fig. 1 i 22 można zastosować trzy szczerby 112 albo otwory 2222, równooddalone od środka, ale możliwych jest wiele innych kombinacji. Szczerby i/lub otwory mogą być ukształtowane w wiele różnych kształtów, oraz mogą być zaokrąglone (na przykład fazowane), aby uniknąć stosowania ostrych albo wąskich narożników i zmniejszyć tendencję do rozprzestrzeniania się pęknięć. Położenia szczerb i/lub otworów mogą być tak wybrane, aby utrzymywać wyważenie tarczy. Tarcze mogą być wyważone dynamicznie poprzez usunięcie materiału z krawędzi szczerb.

Szczerby i/lub otwory umożliwiają tarczom stanie się pół-przezroczystymi, kiedy wirują one dookoła ich osi 116, 316 i 416 z prędkością umiarkowaną do dużej, z powodu wspomnianego powyżej efektu trwałości widzenia. Tak więc, kiedy tarcze obracają się dookoła ich osi, na przykład w kierunku pokazanym strzałkami 114, 314 i 414, osoba lub urządzenie (to znaczy operator szlifierki albo

PL 202 922 B1 układ wizyjny urządzenia) będzie mogło monitorować stan powierzchni elementu obrabianego podczas jego ścierania, bez usuwania tarczy szlifierskiej z powierzchni. Podejrzewa się, że szczerby i/lub otwory mogą także korzystnie służyć polepszeniu przepływu powietrza i zmniejszeniu obszaru kontaktu ciernego, tak aby umożliwić pozostanie powierzchni elementu obrabianego znacznie chłodniejszej niż kiedy stosuje się tarczę szlifierską z okrągłym obwodem według rozwiązań wcześniejszych.

Szczerby i/lub otwory widokowe były wykonane w tradycyjnych tarczach ściernych, to znaczy tych, które wykorzystują ogólnie okrągły arkusz papieru ściernego przymocowany do zasadniczo sztywnego podłoża, takich jak te ujawnione w wspomnianej powyżej publikacji '521. Jednak nie były one stosowane w monolitycznych wiązanych szlifierskich tarczach ściernych. Z powodu względnie dużego zagęszczenia naprężeń wytwarzanych w pobliżu środka tarczy podczas operacji szlifierskich podejrzewa się, że wykonanie otworów, które przechodzą przez takie tarcze, będzie powodowało niedopuszczalną utratę wytrzymałości tarczy. Jednak odkryto, że przy odpowiednim projekcie tarczy możliwe jest umieszczenie otworów widokowych (to znaczy dziur) w płaskiej powierzchni szlifującej tych tarcz.

Ponadto obawy powodowane przez dostępne rozwiązania wcześniejsze, to znaczy, że szczerby w obwodzie mogą schwytać występy wystające z powierzchni obrabianej, albo też mogą one wytwarzać zagęszczenia naprężeń, które ostatecznie spowodowałyby uszkodzenie tarczy, nie znalazły potwierdzenia podczas prób. Jak to zostanie omówiono bardziej szczegółowo poniżej w odniesieniu do fig. 10, względnie duża prędkość obrotowa razem z opcjonalnym pochyleniem szczerb i/lub podniesieniem krawędzi spływu 120 szczerb 112 i/lub otworów 322, 622, itd. wydają się być odpowiednie do zapobiegania wejściu występów w szczerby tarczy wirującej z tradycyjnymi prędkościami obrotowymi.

Obserwacje poczynione podczas stosowania i rozwoju niniejszego wynalazku pokazują, że można osiągnąć zwiększenie sprawności i osiągów operacji szlifierskich, częściowo poprzez wytworzenie turbulencji powietrza pomiędzy wirującą powierzchnią ścierną i powierzchnią obrabianą ścieranego materiału, w celu wytworzenia efektu chłodzącego. Można także osiągnąć korzyść wynikającą z przerywanego cięcia - umożliwiając upływ krótkich okresów czasu pomiędzy przerwami w cięciu. Podczas każdego obrotu jednej z naszych ulepszonych tarcz szlifierskich występuje kilkakrotnie czas spoczynku. Określono, że najlepsze wyniki są osiągane poprzez umieszczenie szczerb w równooddalonych lokalizacjach dookoła obrzeża tarczy, tak że tarcza jest nominalnie równomiernie wyważona.

Tarcze ścierne według niniejszego wynalazku zostaną poniżej opisane bardziej szczegółowo w odniesieniu do rysunku. Za wyjątkiem szczerb i/lub otworów tarcze mogą być wytwarzane jak standardowe przemysłowe organiczne albo nieorganiczne wiązane tarcze ścierne, w ramach wspomnianych powyżej typów 1, 2, 5, 7, 10 - 13, 20 - 26, 27, 27A, 28 i 29. Tarcze mogą być także wytwarzane jako hybrydy tarcz typu 27 i typu 28, tak jak te przedstawione i opisane tutaj w odniesieniu do fig. 15 - 19 (nazywane poniżej tarczami hybrydowymi typu 27 / 28). Tarcze te mogą być także wytwarzane z albo bez tradycyjnego wzmocnienia włóknami albo płytą podkładową, oraz z tradycyjnymi średnicami. Przykłady organicznych materiałów wiążących obejmują żywicę, kauczuk, szelak albo inny odpowiedni czynnik wiążący. Nieorganiczne materiały wiążące obejmują glinę, szkło, frytę, porcelanę, krzemian sodowy, oksychlorek magnezowy albo metal. Można zastosować tradycyjne technologie wytwarzania tarcz szlifierskich, takie jak na przykład formowanie. Konkretne przykłady tradycyjnych technologii wytwarzania tarcz szlifierskich zmodyfikowane według niniejszego wynalazku są omówione bardziej szczegółowo poniżej.

Typowa konfiguracja tarczy według niniejszego wynalazku jest przedstawiona na fig. 1 i 2. Fig. 1 przedstawia widok z dołu, to znaczy widok zorientowany na płaską powierzchnię szlifującą tarczy. Jak pokazano, tarcza 110 zawiera trzy szczerby 112 i tradycyjny centralny otwór montażowy 111.

Szczerby mogą być ukształtowane w dowolną ilość rozmiarów i kształtów, oraz w dowolną rozsądną ilość. Na przykład na fig. 1-5, 8 i 9 przedstawione są różne tarcze z trzema szczerbami. Przykłady wykonania z czterema szczerbami są przedstawione na fig. 6 i 7, a wersja z pięcioma szczerbami jest przedstawiona na fig. 8c. Tarcza z jedną szczerbą (z segmentem wyważającym usuniętym z krawędzi) (nie pokazana), także może być zastosowana.

Zwracając teraz uwagę na fig. 3, szczerby 312 mogą być asymetryczne, aby zapewnić tarczę 310 z ogólnie stopniowanym albo wyciętym półokrągło obwodem. Jak pokazano, szczerby 312 zawierają krawędź natarcia 318, która rozciąga się promieniowo do wewnątrz od najbardziej zewnętrznego

PL 202 922 B1 promienia r_max tarczy z względnie ostrym kątem α (to znaczy zasadniczo prostopadle) względem stycznej 319 przy r_max.

Krawędź natarcia 318 przechodzi w krawędź spływu 320 posiadającą początkowy promień r_min, który stopniowo przechodzi (to znaczy przy względnie małym, zmniejszającym się kącie stycznym β) w najbardziej zewnętrzny promień r_max. Ten stopniowany promień krawędzi spływu 320 korzystnie powoduje zmniejszenie prawdopodobieństwa schwytania przez tarczę ostrych krawędzi, itp., elementu obrabianego. Ten stopniowany promień może być także zastosowany w połączeniu z wznoszeniem się krawędzi spływu poza płaszczyznę powierzchni szlifującej, tak jak to omówiono poniżej w odniesieniu do fig. 10.

Na fig. 4 przedstawiona jest odmiana szczerb asymetrycznych. W tym przykładzie wykonania tarcza 410 jest wyposażona w szczerby 412, które zapewniają tarczy obwód o ogólnym kształcie zębów piły. W sposób podobny do tego dla tarczy 310, krawędź spływu 420 tarczy 410 korzystnie rozciąga się pod kątem β, który jest mniejszy niż 90 stopni.

Fig. 5 obejmuje dwie dodatkowe odmiany szczerb symetrycznych 512' i 512 (fig. 5a i 5b), oraz kolejny przykład wykonania zawierający szczerby asymetryczne 512' (fig. 5c).

Fig. 6-9 przedstawiają dalsze przykłady wykonania tarcz 610, 710, 810, 810', 810 i 910 posiadających szczerby (odpowiednio 612, 712, 812, 812', 821 i 912) określone jako brakujące albo usunięte segmenty tarczy. Segmenty te mogą być proste 612 i 812, zakrzywione 812' albo o kształcie zębów piły 812'' i 912. Może występować od jednego segmentu wzwyż; chociaż preferowane są trzy albo cztery, a wykonalnych jest pięć patrz 810'' albo więcej.

Dodatkowo krawędzie powierzchni szlifującej wzdłuż krawędzi spływu szczerby mogą być wyposażone w fazowane fragmenty krawędzi (nazywane tutaj także końcówkami skrzydeł) oznaczone jako 626, 726, 826 i 926. Te końcówki skrzydeł mogą zwiększać przepływ powietrza pomiędzy tarczą i ścieranym materiałem, jak również zmniejszać wpływ kontaktu brzegowego w sposób podobny do tego dla podniesionych krawędzi spływu z fig. 10. Końcówki skrzydeł mogą ponadto zawierać rozważnie ukształtowane łopatki na krawędzi tarczy, które mogą być używane do kierowania albo prowadzenia powietrza dookoła obwodu tarczy ściernej. Mogą być one stosowane w powiązaniu z fartuchem zatrzymującym powietrze dookoła osłony szlifierki kątowej, tak że pył jest wyrzucany w jednym kierunku, a nie we wszystkich kierunkach. Urządzenie zbierające pył albo opiłki może być zainstalowane tak, aby zatrzymywać znaczną część pyłu albo opiłków.

Jak omówiono to powyżej, szczerby albo szczeliny (112, 312, 412...) w tarczy korzystnie umożliwiają użytkownikowi obserwację elementu obrabianego przez ścieranie poprzez wirującą tarczę podczas używania szlifierki. Pod tym względem bardzo użyteczne jest umożliwienie obserwacji i sprawdzania działania ścierającego, wraz z jego postępowaniem. Jak także było już omówione, większość tarcz ściernych nie umożliwia obserwacji podczas ścierania. Konstrukcja tradycyjnej szlifierki powierzchniowej albo kątowej ogólnie nie umożliwia obserwacji przez zewnętrzną część wirującej tarczy, a tarcze według niniejszego wynalazku zostały opracowane w celu przezwyciężenia tej wady. Jeśli szlifowanie jest wykonywane za pomocą tradycyjnej nieprzezroczystej tarczy, operator musi wykonać szereg szlifów testowych, za każdym razem usuwając narzędzie w celu obserwacji rezultatu, a wraz ze zbliżaniem się końca pracy te przerwy inspekcyjne muszą być wykonywane w większej ilości i częściej. Proces zakańczania pracy stanowi rodzaj kolejnego przybliżenia i istnieje możliwość, że proces ścierania zajdzie za daleko. Przy wykorzystaniu niniejszego wynalazku operator może wykonywać operację ścierania przy jednym przyłożeniu narzędzia do elementu i istnieje niewielkie ryzyko, że ścieranie zajdzie za daleko.

Może być zaskakujące, że obecność tych szczerb i/lub otworów w tarczy nie umożliwia (czego można byłoby się spodziewać) uchwycenia wystających obiektów przez szczerbę i spowodowania katastrofalnego przerwania procesu szlifowania.

Tarcze według niniejszego wynalazku mają korzystnie czarny kolor, w celu polepszenia kontrastu wizualnego dla osoby patrzącej przez wirującą tarczę i liczącej na wystąpienie efektu trwałości widzenia, w celu ujrzenia znajdującego się z tyłu elementu obrabianego. Kolor ten mniej przeszkadza niż biały, który powoduje poszarzenie wyglądu powierzchni obrabianej obserwowanej przez białą albo posiadającą inny jasny kolor tarczę. W rezultacie element pod tarczą może być oglądany aż do krawędzi tarczy, jeśli usunięty segment zachodzi w jednym miejscu na szczerbę w innej części tarczy, tak że cała część robocza tarczy ulega podczas użytkowania poszarzeniu.

Jest spodziewane, że może występować wykrywalny prąd powietrza wychodzący prawie stycznie dookoła wirującej tarczy wykonanej według wynalazku i obracającej się z typową prędkością

PL 202 922 B1

8000 - 11000 obrotów na minutę, dla typowej szlifierki kątowej o wielkości 115 mm (4,5 cala). Okazuje się, że pochylone szczerby wytwarzają znaczne zaburzenia powietrza na powierzchni ścieranej i opiłki są wyrzucane promieniowo na zewnątrz.

Według fig. 10, szczerba 112 (i/lub otwory widokowe omówione poniżej) może pochylona tak jak pokazano. Dla wygody poniższy opis będzie się odwoływał w szczególności do szczerb, chociaż należy rozumieć, że opis dotyczy także w całości dowolnych otworów widokowych tutaj omówionych. Preferowany kierunek obrotu tarczy 110 jest pokazany strzałką 14, a ścierająca powierzchnia szlifująca jest skierowana do dołu, jak pokazano na figurze. Krawędź natarcia 118 szczerby 112 jest pochylona (względem kierunku osiowego), w celu utworzenia kąta ostrego z najbliższą (to znaczy sąsiednią) częścią ściernej powierzchni szlifującej, podczas gdy krawędź spływu 120 jest pochylona tak, aby tworzyć kąt rozwarty z sąsiednią częścią powierzchni szlifującej. (Powierzchnia spływu 120' z fig. 10b przedstawia dodatkowy pochylony kształt, który może być używany do dalszego zminimalizowania ryzyka uchwycenia występu przez tarczę).

Nawet bez faktycznego pochylenia samych szczerb, ruch szczelin w płycie podkładowej podczas wirowania tarczy z dużą prędkością wytwarza znaczne i użyteczne zaburzenia powietrza, które korzystnie chłodzą element obrabiany.

Efekt ten może być zwiększony poprzez pochylenie szczerb 112 tak jak pokazano, ponieważ powietrze dąży do przemieszczenia się na powierzchnię elementu obrabianego, tak jak pokazano strzałką 1030 (fig. 10a). Ten przepływ powietrza może wspomagać chłodzenie elementu, zdmuchiwanie pyłu / opiłków z miejsca ścierania, oraz usuwanie oderwanych cząsteczek ściernych z obszaru roboczego. Efekt ten może być dalej zwiększony poprzez podniesienie krawędzi spływu 120' w celu utworzenia chwytu powietrza, tak jak pokazano na fig. 10b. Kiedy powietrze osiąga ścieraną powierzchnię, może nastąpić znaczne sprężenie powietrza. Powietrze może także działać jako rodzaj łożyska, wciskając się pomiędzy wirującą tarczę i nieruchomy element obrabiany w sposób analogiczny do łożyska powietrznego. W tym przypadku na powierzchni roboczej może być wytwarzana turbulencja, która pomaga w usuwaniu opiłków.

Chociaż zaobserwowano, że istnieje niewielkie prawdopodobieństwo uchwycenia wystającego obiektu na krawędzi spływu szczerby albo podobnego elementu (częściowo dlatego, że podczas użytkowania (10000 obr / min) nowa szczerba pojawia się co 2 ms), ukształtowanie przedstawione na fig. 10 pomaga zminimalizować ryzyko (takie jak występujące podczas zwalniania narzędzia) poprzez zapewnienie łagodnego pochylenia, w celu spowodowania ześlizgnięcia się obiektu, a nie ostrego narożnika.

Dodatkowo do tych omówionych powyżej, tarcze ścierne według niniejszego wynalazku mogą być wdrażane w postaci różnych alternatywnych przykładów wykonania. Na przykład, jak wspomniano krótko powyżej, dowolna ze wspomnianych powyżej tarcz może być wyposażona w jeden albo więcej otworów widokowych 322, 622, 722, itd., pokazanych na fig. 3, 6 i 7 linią przerywaną, zarówno dodatkowo jak i w połączeniu z szczerbami albo szczelinami (112, 312, 412... ). Dodatkowo niniejszy wynalazek może obejmować otwory widokowe występujące bez żadnych szczerb obwodowych, takie jak w tarczach 2210, 2310 i 2410 z fig. 22 - 24, oraz jak te ujawnione w powołanym powyżej tymczasowym zgłoszeniu (zgłoszeniu '478) i w japońskim zgłoszeniu patentowym nr 11-159371 zatytułowanym Kątowa elastyczna tarcza szlifierska z otworami widokowymi do obserwacji powierzchni szlifowanych. Te otwory widokowe mogą mieć zasadniczo dowolny kształt, obejmujący kołowy (to znaczy taki jak pokazano na fig. 3, 9 i 22) oraz nie-kołowy (to znaczy otwory owalne 2322 i 2422 z fig. 23 i 24). Według fig. 23 i 24, bardziej szczegółowo, w przypadku zastosowania otworów owalnych albo podłużnych otwory mogą być zorientowane w dowolny pożądany sposób. Na przykład, jak pokazano na fig. 23, otwory 2322 mogą być ustawione z ich osiami wzdłużnymi (na płaszczyźnie poprzecznej) rozciągającymi się w kierunku promieniowym. Alternatywnie, jak pokazano na fig. 24, osie wzdłużne mogą być ustawione pod kątem γ względem kierunku promieniowego. W przedstawionym przykładzie kąt γ wynosi około 45 stopni. Testy wykazały, że tarcze wytwarzane z podłużnymi otworami mają znacznie zwiększoną wytrzymałość w stosunku do podobnych tarcz wytwarzanych z otworami okrągłymi o średnicy równej wymiarowi wzdłużnemu otworów szczelinowych. Ponadto zorientowanie otworów szczelinowych pod kątem γ wynoszącym 45 stopni dalej polepsza wytrzymałość tarczy, co omówiono bardziej szczegółowo w poniższych przykładach.

Dodatkowo dowolne ze wspomnianych powyżej otworów widokowych 322, 622, itd. mogą być pochylone, jak wspomniano powyżej w odniesieniu do fig. 2 i 10 oraz jak pokazano linią przerywaną na fig. 6, 7 i 8a. Jak także wspomniano, otwory widokowe działają zasadniczo podobnie do wspoPL 202 922 B1 mnianych powyżej szczerb, umożliwiając użytkownikowi obserwację przez nie elementu obrabianego podczas szlifowania.

Ilość i lokalizacja otworu(ów) 322, 622, itd. są korzystnie wybrane tak, aby utrzymywać wyważenie tarczy. Chociaż możliwe jest zapewnienie jednego otworu widokowego i ukształtowanie tarczy tak, aby utrzymywać to wyważenie obrotowe, to ogólnie preferowane jest, aby zapewnić wiele otworów rozmieszczonych w oddaleniu od siebie dookoła osi obrotu tarcz, w celu zapewnienie pożądanego wyważenia tarczy. Można zastosować dowolną ilość otworów, w zależności od średnicy tarczy rozmiaru otworów. Na przykład tarcze posiadające najbardziej zewnętrzną średnicę wynoszącą 6 cali mogą zawierać trzy do sześciu otworów, podczas gdy tarcze o większej średnicy (to znaczy 228, 6 mm do 508 mm - 9 do 20 cali) mogą zawierać 10 do 20 albo więcej otworów. Tarcze mogą być wyważone dynamicznie, poprzez usuwania materiału z obrzeża tarczy. W konkretnych przykładach wykonania otwory widokowe mogą być wykonane w obrębie obszaru mieszczącego się pomiędzy 60 procentami promienia pozornego cylindra tworzonego przez obrót tarczy, a przynajmniej około mm od obrzeża tarczy.

Chociaż niniejszy wynalazek może być wdrażany w zasadniczo dowolnym typie albo ukształtowaniu tarczy szlifierskiej, to korzystnie jest on wdrażany w tych nazywanych powszechnie tarczami cienkimi, zawierającymi ziarno ścierne zawarte w matrycy wiążącej, typowo matrycy z żywicy organicznej. Tak jak jest tutaj stosowany, termin tarcza(e) cienka(ie) dotyczy tarcz posiadających grubość t (w kierunku osiowym), która jest mniejsza lub równa około 18% promienia pozornego cylindra r (to znaczy t < albo = 18% r). Tarcze cienkie obejmują na przykład tarcze posiadające grubość t mieszczącą się w zakresie od około 3,175 mm 1/8 cala do około 6,35 mm do 12,7 mm (¼ do ½ cala), w zależności od (najbardziej zewnętrznej) średnicy tarczy. Przykłady takich cienkich tarcz obejmują wspomniane powyżej tarcze typu 27, 27A, 28, 29 i hybrydowego typu 27 / 28. Tarcze typu 27, 27A, 28 i 29 są zdefiniowane na przykład w ANSI Std. B7.1-2000. Jak wspomniano powyżej, tarcze typu hybrydowego 27 / 28 są podobne do typów 27 i 28, posiadających lekko zakrzywiony przekrój osiowy, taki jak pokazano na fig. 16, 18 i 19 i opisano bardziej szczegółowo poniżej.

Jak wspomniano powyżej, w celu wytworzenia przykładów wykonania niniejszego wynalazku można zastosować i/lub zmodyfikować różne technologie wytwarzania znane osobom biegłym w temacie wytwarzania tarcz szlifierskich. Przykładowe technologie, które mogą być zastosowane, są ujawnione w patentach USA nr 5,895,317, zgłoszonym na rzecz Trim, oraz patencie USA nr 5, 876, 470, zgłoszonym na rzecz Abrahamson, które są tutaj w całości zawarte poprzez odniesienie. Niektóre przykładowe technologie wykonania zostaną teraz opisane w odniesieniu do fig. 15 - 21. Dla większej zwięzłości większość tych technologii jest przedstawiona i opisana w odniesieniu do wytwarzania tarcz hybrydowego typu 27 / 28, posiadających trzy otwory widokowe. Jednak dla osoby znającej temat powinno być jasne, że technologie te mogą być zmodyfikowane, co obejmuje rozmiar i kształt formy i/lub zawartość formowanej mieszaniny, w celu wytworzenia dowolnego typu tarcz opisanego powyżej, z dowolną ilością szczerb i/lub otworów, tak jak to tutaj opisano.

Według fig. 15 i 16, tarcza 1510 hybrydowego typu 27 / 28 może być wytwarzana poprzez umieszczenie płyty podkładowej 28 na odpowiednio zwymiarowanej i ukształtowanej formie, w celu uformowania pożądanych otworów 1522 (fig. 15) i/lub szczerb 1512 (jak pokazano na fig. 15 linią przerywaną). Płyta podkładowa 28 może zawierać centralną tuleję 30 integralną z płytą, albo też może być osobnym elementem do niej przymocowanym. (Jak pokazano, płyta podkładowa 28 i warstwa wzmacniająca 36 (fig. 18) są lekko wygięte, w znany sposób. Alternatywnie składniki te mogą być zasadniczo płaskie, tak jak w celu wytwarzania tarcz typu 27, 27A i/lub typu 28.). Otwory płyty 28 są połączone w sposób przyjmujący z czopami (nie pokazanymi), które znajdują się w formie. Czopy są tak zwymiarowane i ukształtowane, aby tworzyć pożądane otwory. Następnie forma jest wypełniana pożądaną mieszaniną materiału ściernego i wiążącego, w celu utworzenia warstwy ściernej 29. Ten etap napełniania formy może być zrealizowany za pomocą technologii podawania grawitacyjnego, albo alternatywnie mogą być zastosowane inne technologie, takie jak formowanie wtryskowe. Następnie można zastosować ciepło i/lub ciśnienie. Następnie tarcza jest usuwana z formy i oddzielana od czopów w celu odsłonięcia tarczy posiadającej pożądane otwory 1522 i/lub szczerby 1512. Następnie mogą być zakończone inne tradycyjne etapy, takie jak dynamiczne wyważanie tarczy.

Według fig. 17 i 18 podobna technologia jest wykorzystana do wytwarzania tarczy wzmocnionej włóknem szklanym. Jak pokazano, tkanina szklana 36 jest umieszczana na miejscu w formie. Tkanina posiada korzystnie rozmiar obwodu i kształt taki (obejmujący wszystkie szczerby 1712 (fig. 17)), aby pasować do formy. Czopy są umieszczane w formie w miejscu pożądanych otworów 1722 (fig. 17).

PL 202 922 B1

Kolejne etapy są zakańczane tak jak to opisano powyżej w odniesieniu do fig. 15 i 16. Warstwa tkaniny może być wycięta w miejscu jednej albo większej ilości luk, w celu ułatwienia niezakłóconego patrzenia na wskroś przez nią. Opcjonalnie warstwa tkaniny (warstwa włókna szklanego albo podobnej tkaniny wzmacniającej) może rozciągać się w sposób ciągły w poprzek jednej albo większej ilości luk (takich jak przedstawione otwory poprzeczne 1722), w celu zapewnienia wzmocnienia strukturalnego, równocześnie umożliwiając użytkownikowi patrzenie przez warstwę, z powodu jej względnie otwartego splotu.

Według fig. 19 każde z powyższych podejść produkcyjnych może być zmodyfikowane poprzez przyłożenie tradycyjnej podkładki podkładowej 32 z urządzeniem blokującym prędkość do płyty podkładowej albo warstwy wzmacniającej, przed albo po utwardzeniu tarczy.

Jako dalsza alternatywa, uformowany środek albo piasta 34 może być wstępnie uformowana za pomocą osadzonej tkaniny z włókna szklanego albo podobnej warstwy wzmacniającej 36', jak pokazano na fig. 20 i 21. Układ ten może być wytwarzany w dowolny znany sposób, obejmujący operacje formowania i/lub montażu mechanicznego. Następnie zespół piasty / włókna szklanego może być uformowany na miejscu poprzez umieszczenie w formie, po czym następuje wpuszczenie mieszaniny materiału ściernego / wiążącego i przyłożenie ciepła albo ciśnienia, itd., jak opisano powyżej, w celu ukształtowania tarczy 2110 posiadającej integralną piastę 34 i wzmocnioną warstwę ścierną 29). Chociaż tarcza 2110 jest przedstawiona tradycyjna tarcza prosta, to może być ona alternatywnie wytwarzana jako tarcza hybrydowego typu 27 / 28 posiadająca lekko zakrzywiony przekrój poprzeczny, taki jak pokazano na fig. 16, 18 i 19.

Chociaż przykłady wykonania niniejszego wynalazku przedstawiono jako wytwarzane z jedną warstwą wzmacniającą 36, 36), to można także zastosować dodatkowe warstwy 36, 36). Na przykład jedna warstwa 36, 36' może być umieszczona wewnątrz, przy czym inna warstwa jest umieszczana na powierzchni zewnętrznej tarczy. W przypadku zastosowania warstwy 36, 36' z tkaniny z włókna szklanego, tkanina (niepowleczona) może mieć masę (tradycyjnie nazywaną gramaturą) mieszczącą się w zakresie około 160 do 320 gramów na metr kwadratowy (g/m²). Na przykład, w przypadku zastosowania jednej warstwy tkaniny, dla tarcz posiadających grubość mieszczącą się w zakresie około 2 - 6 mm (około 1/16 - 1/4 cala), można zastosować tkaninę posiadającą gramaturę średnią (230 - 250 g/m²) do ciężkiej (320 - 500 g/m²). W przypadku zastosowania dwóch albo większej ilości warstw 36, 36], jedna albo obie z nich mogą mieć lekką gramaturę (około 160 g/m²).

Poniższe ilustrujące przykłady mają zademonstrować pewne aspekty niniejszego wynalazku. Należy rozumieć, że przykłady te nie powinny być interpretowane jako ograniczające.

P r z y k ł a d 1

W tym przykładzie dwie tarcze zostały porównane pod względem osiągów szlifowania. Pierwsza tarcza (B), jest tarczą według rozwiązań wcześniejszych o średnicy 11,4 cm (4,5 cala), z centralnym otworem montażowym stosowanym w sposób typowy dla rozwiązań wcześniejszych. Druga tarcza (A) jest identyczna jak tarcza (B), ale jest zmodyfikowana według wynalazku poprzez usunięcie prostych segmentów z obwodu, w celu zapewnienia tarczy takiej jak pokazano na fig. 8a rysunku. Tarcza jest wytwarzana ze ściernego elektrokorundu o wielkości ziarna 50, związanego żywicą fenolową, oraz integralnej warstwy wzmacniającej z tkaniny z włókna szklanego.

Tarcze są oceniane za pomocą szlifierki Okuma ID / OD stosowanej w sposób przykładany osiowo, tak że element obrabiany jest przykładany do powierzchni tarczy, a nie do krawędzi.

Zastosowanym elementem obrabianym jest stal średnia 1018 w postaci cylindra o średnicy zewnętrznej 12,7 cm (5 cali) i średnicy wewnętrznej 11,4 cm (4,5 cala). Powierzchnia czołowa jest przyłożona do tarczy ściernej. Tarcze ścierne pracują z prędkością 10000 obr / min, oraz zastosowana jest prędkość przesuwu 0,5 mm / min. Element obrabiany obraca się z prędkością około 12 obr / min. Nie jest stosowane żadne chłodziwo, a element obrabiany jest wyśrodkowany na fragmencie tarczy, w którym w przykładach wykonania według wynalazku znajdują się szczerby widokowe. Tarcze są ważona przed i po przetestowaniu.

W celu określenia punktu odniesienia element obrabiany jest doprowadzany do kontaktu z tarczą, do czasu aż siła osiowa osiągnie 0,22 kg (1 funt). Następnie szlifowanie przebiega od tego punktu odniesienia, do czasu aż siła osiowa osiągnie 1,98 kg (9 funtów), co jest uważane za odpowiadające końcowi okresu użytkowania tarczy. Tak więc czas szlifowania pomiędzy punktem odniesienia i punktem końcowym jest uważany za okres użytkowania tarczy.

Wyniki są przedstawione graficznie na fig. 11-14. Z fig. 11 widać, że gwałtowny wzrost do siły normalnej wynoszącej 9 funtów, który jest uważany za punkt końcowy, ponieważ w punkcie tym wyPL 202 922 B1 stępuje niewielkie usuwanie metalu, ponieważ większość ziarna ściernego została usunięta albo wytarta, występuje znacznie później dla tarczy A o zmodyfikowanym trójkątnym kształcie. Tarcza ta wytrzymuje w przybliżeniu dwukrotnie dłużej niż druga tarcza. Jest to kontrintuicyjne, ponieważ usunięto więcej powierzchni ściernej.

Na fig. 12 przedstawiona jest w funkcji czasu moc pobierana przez każdą z tarcz. Wykazuje ona ten sam charakter co fig. 11, z tarczą A pobierającą znacznie mniej mocy przez okres, w którym tarcze rzeczywiście szlifują. Tak więc tarcza A wymaga mniejszej mocy i pobiera mniej mocy.

Na fig. 13 przedstawione są zmiany współczynnika tarcia w czasie dla tarcz. Najniższy współczynnik jest obserwowany dla tarczy A.

Fig. 14 porównuje ilość metalu ścinanego przez tarcze w czasie. Pokazuje ona, że tarcza A ścina w przybliżeniu dwa razy więcej materiału niż tarcza B.

Tak więc jest spodziewane, że przykładowe tarcze według wynalazku będą ścinać przynajmniej tak dobrze jak tarcze według rozwiązań wcześniejszych, równocześnie umożliwiając osiągnięcie korzyści wynikających ze zdolności do obserwacji ścieranego obszaru wraz z postępem ścierania, a nie pomiędzy okresami ścierania. Jest to uzyskane pomimo tego, że wielkość powierzchni ścierającej jest zredukowana poprzez zastosowanie otworów widokowych. Ponadto zaleta ta zapewnia ulepszone widzenie powierzchni elementu obrabianego aż do krawędzi tarczy ściernej, przy ścinaniu większej ilości metalu, z mniejszym poborem mocy, oraz przez dłuższy okres. Jest zarówno kontr-intuicyjne jak i wysoce korzystne.

P r z y k ł a d 2

Przykładowe tarcze typu 27 były wytwarzane zasadniczo tak jak pokazano na fig. 22, 23 i 24, to znaczy odpowiednio z okrągłymi, promieniowo wydłużonymi otworami, oraz ukośnie wydłużonymi otworami. Wydłużone otwory były wykonane ze współczynnikiem kształtu (długości do szerokości) wynoszącym około 2 : 1 na płaszczyźnie poprzecznej, to znaczy wymiar wzdłużny wydłużonych otworów był około dwukrotnie większy niż wymiar do niego prostopadły na płaszczyźnie poprzecznej. Tarcze z fig. 22 wykazywały wytrzymałość na wypychanie wynoszącą około 80 procent wytrzymałości tradycyjnej tarczy kontrolnej bez otworów, podczas gdy tarcza z fig. 23 wykazywała wytrzymałość na wypychanie wynoszącą 87 procent kontrolnej. Tarcza z ukośnie zorientowanymi otworami z fig. 24 wykazywała jeszcze większą wytrzymałość na wypychanie, wynoszącą 95 procent wytrzymałości tarczy kontrolnej. Wytrzymałość na wypychanie była zmierzona za pomocą tradycyjnych wymagań testowych ANSI dla maksymalnego obciążenia centralnego pochodzącego od nacisku siły poprzecznej, takich jak opisane w patencie USA nr 5,913,994, który jest tutaj w całości zawarty poprzez odniesienie. W skrócie, test wytrzymałości na wypychanie obejmował tradycyjny test wytrzymałości typu pierścień na pierścień, w którym tarcza została zamontowana na tradycyjnym kołnierzu centralnym, a obrzeże tarczy było podtrzymywane przez pierścień. Do kołnierza zostało przyłożone obciążenie osiowe, z prędkością obciążania wynoszącą 1,27 mm/min (0,05 cala / minutę), za pomocą tradycyjnego urządzenia testującego. Obciążenie było przykładane do kołnierza tarczy od obciążenia zerowego aż do katastrofalnego uszkodzenia tarczy (na przykład pęknięcia tarczy).

P r z y k ł a d 3

Dodatkowe próbki testowe zostały wykonane jako tarcze hybrydowego typu 27 / 28, zasadniczo tak jak pokazano na fig. 1, 3, 22 i 25 (tworząc pozorne cylindry) o średnicy 12,7 cm (5 cali). Każda z tarcz zawierała także warstwę 36 tkaniny z włókna szklanego, taką jak pokazano na fig. 18, posiadającą gramaturę w stanie niepowleczonym mieszczącą się w zakresie około 230 - 250 g/m². Wykonano dziewięć odmian tarcz (odmiany 1 - 9) z otworem centralnym o średnicy 1/8 cala (3 mm) i 7/8 cala (2,2 cm). Te odmiany tarcz były testowane na elastyczność i wytrzymałość na pęknięcie. Wyniki tych testów są przedstawione na fig. 26 i w poniższej tabeli 1.

W przykładach tych odmiana 1 tarczy została wykonana zasadniczo tak jak pokazano na fig. 22, z trzema równooddalonymi otworami 2222 o średnicy około ¾ cala (1,9 cm), rozciągającymi się nie bliżej niż około 3/8 cala (0,9 cm) od obrzeża tarczy. Odmiana 2 tarczy była zasadniczo podobna do odmiany tarczy 1, z otworami o wielkości około 3/8 cala (0,9 cm). Odmiana 3 tarczy była zasadniczo podobna do odmiany 1 tarczy, równocześnie posiadając sześć równooddalonych otworów 2222. Odmiana 4 tarczy była zasadniczo podobna do odmiany 1 tarczy, równocześnie posiadając szczeliny 112 zamiast otworów, tak jak pokazano na fig. 1. Te szczeliny 112 rozciągały się około 7/8 cala (2,2 cm) promieniowo do wewnątrz do obrzeża, przy szerokości około 3/8 cala (0,95 cm). Odmiana 5 tarczy była zasadniczo podobna do odmiany 4 tarczy, równocześnie posiadając szczeliny 112 o szerokości około ¾ cala (1,9 cm). Odmiana 6 tarczy była zasadniczo podobna do odmiany 5 tarczy, rów12

PL 202 922 B1 nocześnie posiadając sześć równooddalonych szczelin 112. Odmiana 7 tarczy była zasadniczo podobna do odmiany 1 tarczy (zawierającej trzy otwory), równocześnie posiadając obrzeże z wycięciami, zapewnionymi przez szczerby 312 przedstawione na fig. 3. Odmiana 8 tarczy była tradycyjną tarczą według rozwiązań wcześniejszych, zasadniczo podobną do odmiany 1 tarczy bez otworów 2222. Odmiana 9 tarczy była zasadniczo podobna do odmiany 2 tarczy, równocześnie posiadając 8 otworów rozmieszczonych wzdłuż nieciągłych współśrodkowych pierścieni, tak jak pokazano na fig. 25 i opisano we wspomnianym powyżej zgłoszeniu '478. Wykonano i przetestowano trzy tarcze dla każdej odmiany 1-9.

Elastyczność każdej z tarcz została zmierzona tak jak opisano we wspomnianym powyżej zgłoszeniu '478, poprzez zamontowanie tarczy szlifierskiej na kołnierzu o promieniu 15 mm oraz określenie elastyczności jako odkształcenia sprężystego (w milimetrach) w kierunku osiowym, wykazywanego kiedy przykładane jest obciążenie osiowe o wielkości 20 N, za pomocą sondy (posiadającej końcówkę pomiarową o promieniu 5 mm), w odległości 47 mm od środka tarczy szlifierskiej, przy czym tarcza znajdowała się w spoczynku. (Odkształcenie było podobnie mierzone w odległości promieniowej wynoszącej 47 mm od środka tarczy.) Objętość każdej tarczy była uzyskana poprzez podzielenie masy tarczy przez gęstość materiału tarczy (2,54 g/cm²). Objętość i elastyczność każdej odmiany 1-9 tarczy jest przedstawiona w poniższej tabeli 1.

T a b e l a 1 - Ugię cie

	Masa (g)	Średnia masa	Oddychanie standardowe	Objętość tarczy	Odchylenie standardowe	Ugięcie [zmierzone]	Odchylenie standardowe
1	86 90,9 89,7	88,9	2,6	35,0	1,0	2,67	0,4
2	91,1 88,9 93,3	91,1	2,2	35,9	0,9	3,67	0,3
3	79,6 79,9 78,5	79,3	0,7	31,2	0,3	4,50	0,7
4	82,1 84,8 81,2	82,7	1,9	32,6	0,7	3,50	0,7
5	84.5 87.5 88	86,7	1,9	34,1	0,7	2,94	0,5
6	68,5 64 66,3	66,3	2,3	26,1	0,9	5,94	0,8
7	77.4 79.4 79,4	78,7	1,2	31,0	0,5	4,11	0,3
8	97,4 91,6 93,7	94,2	2,9	37,1	1,2	3,22	0,2
9	88 89,3 89,7	89	0,9	35,0	0,3	3,78	0,6

Powyższe wyniki testów wskazują, że przykłady wykonania niniejszego wynalazku mogą być korzystnie tak zwymiarowane i ukształtowane, że połączona objętość otworów i/lub szczerb (to znaczy luk), jako udział procentowy całkowitej objętości tarczy, pozostaje poniżej 25 procent, a najkorzystniej w zakresie około 3-20 procent. (Dla uproszczenia ta objętość albo udział procentowy objętości może być tutaj nazywana objętością luk albo odpowiednio udziałem procentowym objętości luk.)

PL 202 922 B1

Każda z przetestowanych odmian tarczy, za wyjątkiem odmiany 6, wykazuje zawartość procentową objętości luk poniżej około 25 procent. Odmiana 6 tarczy wykazuje zawartość procentową objętości luk mieszczącą się w zakresie od około 25 do 34 procent. Zawartość procentowa objętości luk była uzyskana poprzez odjęcie objętości każdej tarczy z odmian 1 - 7 i 9 od całkowitej objętości każdej tarczy, dzieląc wynik przez całkowitą objętość każdej tarczy oraz mnożąc przez 100. Całkowita objętość każdej tarczy jest objętością tarczy bez żadnych luk, to znaczy objętością pozornego cylindra tworzonego przez każdą tarczę podczas jej obracania się. Dla wygody objętość tradycyjnej odmiany 8 tarczy (odmiany bez żadnych luk) była wykorzystana jako objętość całkowita przy obliczeniach objętości luk.

Utrzymywanie zawartości procentowej objętości luk poniżej około 25 procent korzystnie pomaga w utrzymaniu elastyczności tarczy wynoszącej około 5 mm albo mniej, w celu ułatwienia operacji szlifowania powierzchniowego. Określone przykłady wykonania niniejszego wynalazku wykazują elastyczność mieszczącą się w zakresie około 1-5 mm, przy czym inne przykłady wykonania wykazują elastyczność mieszczącą się w zakresie około 2-5 mm, jak wskazują wspomniane powyżej wyniki testów.

Dwie tarcze dla każdej odmiany tarczy były także testowane na rozerwanie poprzez poddanie ich zwiększającym się prędkościom obrotowym (obr/min), aż do czasu uszkodzenia tarczy. Wyniki tych testów są przedstawione na fig. 26.

Korzystnie testy te wykazały, że wszystkie odmiany tarcz wykazywały prędkość rozerwania wynoszącą przynajmniej około 21000 obr/min, albo około 27500 stóp powierzchniowych na minutę sfpm (140 metrów powierzchniowych na sekundę SMPS). SFPM i SMPS są opisane przez poniższe równania (1) i (2):

(1) SFPM = 0,262 x średnica tarczy w calach x obr/min (2) SMPS = SFPM / 196,85

Stosunek ten korzystnie umożliwia przykładom wykonania wynalazku wytwarzanym jako tarcze 5 calowe hybrydowego typu 27 / 28 pracę na szlifierkach ręcznych, które typowo pracują z prędkością maksymalną wynoszącą 16000 obr/min.

Wyniki testów wskazują także (na przykład odmiana 3 porównana z odmianami 4 i 7), że korzystne może być posiadanie przynajmniej części luk umieszczonej względnie blisko obwodu tarcz, tak jak w przypadku zastosowania przynajmniej niektórych szczerb albo szczelin. Może to być osiągnięte także poprzez lokalizację dowolnych otworów w obrębie wspomnianego powyżej zakresu położeń promieniowych (to znaczy w obrębie obszaru mieszczącego się pomiędzy 60 procent promienia pozornego cylindra i przynajmniej około 2 mm od obrzeża tarczy).

Powyższy opis jest przeznaczony głównie do celów ilustracyjnych. Chociaż wynalazek został przedstawiony i opisany w odniesieniu do jego przykładowego przykładu wykonania, to osoby znające temat powinny rozumieć, że powyższe oraz wiele innych zmian, pominięć i dodatków co do jego postaci i szczegółów może być wykonanych bez odchodzenia od ducha i zakresu wynalazku.

Claims (49)

1. Tarcza ścierna do roboczego obracania się dookoła osi w celu usuwania materiału z elementu obrabianego, zawierająca centralny otwór montażowy, matrycę zawierającą ziarno ścierne, obwód, który podczas roboczego obracania się tworzy pozorny cylinder i co najmniej jedną lukę rozciągającą się osiowo przez matrycę, znamienna tym, że podczas roboczego obracania się luka (112, 312, 412...322, 622, 722...) tworzy pozorne okno, do obserwowania elementu obrabianego, przy czym tarcza jest zasadniczo monolityczna; oraz tarcza posiada elastyczność mieszczącą się w zakresie około 1 - 5 mm w kierunku osiowym, w odpowiedzi na przyłożone obciążenie osiowe o wielkości 20 N.

2. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że jej elastyczność mieści się w zakresie około 2-6 mm.

3. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera objętość luki mniejszą niż około 25 procent objętości pozornego cylindra.

4. Tarcza według zastrz. 3, znamienna tym, że objętość luki mieści się w zakresie około 3-20 procent.

PL 202 922 B1

5. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że luka zawiera przynajmniej jedną szczerbę (112, 312, 412...) nie zawierającą przeszkód, rozciągającą się promieniowo do wewnątrz od obrzeża pozornego cylindra.

6. Tarcza według zastrz. 5, znamienna tym, że luka obejmuje przynajmniej jeden otwór widokowy (322, 622, 722... ).

7. Tarcza według zastrz. 6, znamienna tym, że otwór widokowy znajduje się w obrębie obszaru tworzonego przez przynajmniej około 60 procent promienia pozornego cylindra i przynajmniej około 2 mm od obrzeża tarczy.

8. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera piastę (34) umieszczoną integralnie wewnątrz matrycy zawierającej ziarno ścierne.

9. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że matryca zawierająca ziarno ścierne jest organicznym materiałem wiążącym.

10. Tarcza według zastrz. 9, znamienna tym, że matryca zawierająca ziarno ścierne jest nieorganicznym materiałem wiążącym.

11. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że matryca zawierająca ziarno ścierne zawiera ponadto integralne wzmocnienie (36).

12. Tarcza według zastrz. 11, znamienna tym, że wzmocnienie (36) zawiera materiał włóknisty rozproszony w matrycy zawierającej ziarno ścierne.

13. Tarcza według zastrz. 11, znamienna tym, że materiał włóknisty zawiera warstwę tkaniny.

14. Tarcza ścierna według zastrz. 13, znamienna tym, że materiał włóknisty zawiera wiele warstw tkaniny.

15. Tarcza według zastrz. 13, znamienna tym, że zawiera piastę (34) przymocowaną do warstwy tkaniny.

16. Tarcza według zastrz. 13, znamienna tym, że warstwa tkaniny rozciąga się w poprzek luki.

17. Tarcza według zastrz. 13, znamienna tym, że warstwa tkaniny zawiera warstwę włókna szklanego posiadającą gramaturę mieszczącą się w zakresie około 160 - 500 gramów na metr kwadratowy.

18. Tarcza według zastrz. 11, znamienna tym, że wzmocnienie zawiera płytę podkładową (28).

19. Tarcza według zastrz. 5, znamienna tym, że szczerba jest symetryczna.

20. Tarcza według zastrz. 19, znamienna tym, że szczerba jest U-kształtna.

21. Tarcza według zastrz. 19, znamienna tym, że szczerba jest półkolista.

22. Tarcza według zastrz. 5, znamienna tym, że szczerba jest asymetryczna.

23. Tarcza według zastrz. 22, znamienna tym, że szczerba zawiera krawędź spływu (120, 320, 420) ustawioną pod mniejszym kątem względem najbliższej stycznej (319) pozornego cylindra niż krawędź natarcia (118, 318, 418) wspomnianej szczerby.

24. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że luka jest pochylona względem kierunku osiowego.

25. Tarcza według zastrz. 24, znamienna tym, że krawędź natarcia (118, 318, 418) luki jest ustawiona pod kątem ostrym względem sąsiedniego fragmentu powierzchni nośnej matrycy zawierającej ziarno ścierne.

26. Tarcza według zastrz. 24, znamienna tym, że krawędź spływu (120, 320, 420) szczerby jest ustawiona pod kątem rozwartym względem sąsiedniego fragmentu powierzchni nośnej.

27. Tarcza według zastrz. 5, znamienna tym, że szczerba zawiera segment pozornego cylindra.

28. Tarcza według zastrz. 27, znamienna tym, że segment jest zasadniczo zakrzywiony wzdłuż jego krawędzi innej niż krawędź pozornego cylindra.

29. Tarcza według zastrz. 27, znamienna tym, że segment jest zasadniczo prosty wzdłuż jego krawędzi.

30. Tarcza według zastrz. 29, znamienna tym, że krawędź segmentu jest tworzona przez cięciwę pozornego okręgu.

31. Tarcza według zastrz. 5, znamienna tym, że zawiera wiele szczerb rozmieszczonych w oddaleniu od siebie wzdłuż obrzeża pozornego cylindra.

32. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że matryca zawierająca ziarno ścierne zawiera płaską powierzchnię szlifującą.

33. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że luka zawiera przynajmniej jeden otwór widokowy (322, 622, 722...) przez nią przechodzący.

34. Tarcza według zastrz. 33, znamienna tym, że otwór ma okrągły przekrój.

PL 202 922 B1

35. Tarcza według zastrz. 33, znamienna tym, że otwór jest pochylony względem kierunku osiowego.

36. Tarcza według zastrz. 33, znamienna tym, że zawiera wiele otworów rozmieszczonych w oddaleniu od siebie dookoła wspomnianej tarczy.

37. Tarcza według zastrz. 33, znamienna tym, że otwór jest umieszczony w obszarze tworzonym przez przynajmniej 60 procent promienia pozornego cylindra i przynajmniej około 2 mm od obrzeża tarczy.

38. Tarcza według zastrz. 33, znamienna tym, że otwór (2322, 2422) jest wydłużony w przekroju poprzecznym, oraz w której otwór posiada oś wzdłużną.

39. Tarcza według zastrz. 38, znamienna tym, że oś wzdłużna rozciąga się wzdłuż promienia tarczy.

40. Tarcza według zastrz. 38, znamienna tym, że oś wzdłużna jest ustawiona ukośnie względem promienia tarczy.

41. Tarcza według zastrz. 40, znamienna tym, że oś wzdłużna jest ustawiona pod kątem około 45 stopni względem promienia tarczy.

42. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi tarczę wybraną z grupy składającej się z tarcz typu 27, typu 27A, typu 28, hybrydowego typu 27 / 28 i typu 29.

43. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że posiada prędkość rozerwania wynoszącą przynajmniej około 27500 stóp powierzchniowych na minutę (140 metrów powierzchniowych na sekundę).

44. Tarcza ścierna przeznaczona do roboczego obracania się w celu usuwania materiału z elementu obrabianego zawierająca centralny otwór montażowy, matrycę zawierającą ziarno ścierne, obrzeże, które tworzy podczas roboczego obracania się pozorny cylinder i wiele luk rozciągających się osiowo przez matrycę, znamienna tym, że podczas roboczego obracania się luki tworzą pozorne okno, przez które można obserwować element obrabiany, przy czym wiele luk obejmuje przynajmniej jeden otwór widokowy (322), oraz przynajmniej jedną bezprzeszkodową szczerbę, rozciągającą się promieniowo do wewnątrz od obwodu pozornego cylindra, oraz tarcza jest zasadniczo monolityczna.

45. Tarcza według zastrz. 44, znamienna tym, że posiada elastyczność mieszczącą się w zakresie około 1 - 5 mm w kierunku osiowym, w odpowiedzi na obciążenie osiowe o wielkości 20 N.

46. Tarcza według zastrz. 44, znamienna tym, że jej elastyczność mieści się w zakresie około

2- 5 mm.

47. Tarcza według zastrz. 44, znamienna tym, że objętość luki jest mniejsza niż około 25 procent objętości pozornego cylindra.

48. Tarcza według zastrz. 47, znamienna tym, że objętość luki mieści się w zakresie około

3- 20 procent.

49. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że pozorny cylinder posiada grubość w kierunku osiowym, która jest co najwyżej równa około 18 procentom jego promienia.