加固研磨轮 (1)技术领域
研磨轮一般是将研磨颗粒与粘结材料—通常是树脂粘结在一起而形成的。这样的研磨轮应用于磨削操作中。例如，“薄”研磨轮用于切割和粗磨操作中，并可以在没有外部冷却的情况下使用。薄研磨轮可以没有加固，或可用织物或细丝加固。薄研磨轮可以全部或局部(部分区域)加固。
(2)背景技术
市场上可以买到中心是平的和沉陷的研磨轮。平的(型号1)研磨轮一般被夹持在尺寸相同的两个凸缘之间，并安装在机器的旋转主轴上。
中心沉陷的研磨轮的特点是，研磨轮的中心部分(或毂)相对研磨轮的周边偏移。轮子的一面有一沉陷的中心部分，而另一面的中心凸起。分类为型号27或型号28的这些轮子用于切割或磨削。
一般而言，中心沉陷的研磨轮安装在机器的两个凸缘之间，即一个面对研磨轮的凸起的中心部分或凸起的毂的后凸缘和一前凸缘。当前凸缘完全配合在压下的中心时，后凸缘一般覆盖凸起的中心并超出中心延伸到研磨轮的平地部分。
毂组件将轮子夹持在两凸缘之间，以将它安装在磨削机器的主轴上。毂组件往往有两个部分，通常分别对应于后凸缘和前凸缘，并通过一有螺纹的螺帽保持在一起。在另一毂组件的设计中，用环氧树脂将两部分结合到研磨轮。还研制了被一体模制到研磨轮的一体毂组件。在某些情况下，安装组件相当便宜，可以随同磨损的轮子丢弃安装毂。
由于研磨轮高速旋转，并用于加工诸如钢和其它金属的硬材料、砖石或混凝土，它们必须能够承受这些条件和能够安全地运行。此外，由于它们因磨损而需要更换，因此保持它们的低成本制造也是很重要的。由于最大应力出现在毂的中心或中心附近，研磨轮的毂部分通常含有附加的加固材料，通常是接近研磨轮的毂和磨削面的接合点延伸的一圈或多圈玻璃纤维布。通常，约三分之一的玻璃纤维布在切割这些圈时被浪费。
(3)发明内容
因此，需要一种安全的研磨轮组件，以降低其制造成本。
本发明涉及一种研磨轮组件，它包括一具有一后面和一前面的的轮子。组件还包括一在轮子后面的后凸缘和在轮子前面的前凸缘。在轮子前面与前凸缘之间有一加固层，该加固层的形状是诸如六边形的多边形。加固层的最大直径不对于轮子外径的75％。
本发明还涉及一中心沉陷的研磨轮组件。该组件包括一具有两个表面的研磨轮。后面有一凸起毂和一平的后轮区域，而前面有一沉陷中心和一平的前轮区域。该组件还包括一覆盖凸起中心的后凸缘和一位于沉陷中心的前凸缘。在轮子的前面与前凸缘之间有一多边形的加固层。多边形加固层的最大直径不大于轮子外径的75％。
本发明还涉及一研磨轮组件，它包括一内部没有加固的、具有一后面和一前面的平的轮子。组件还包括一在轮子后面的后凸缘和在轮子前面的前凸缘。在轮子前面与前凸缘之间有一加固层，其形状可以是三角形、正方形、五边形、六边形、八边形或其它多边形。加固层的最大直径不大于轮子外径的75％。在一实施例中，轮子是一平的轮子。
本发明还涉及一加固的平的研磨轮组件，它包括一内部加固的具有一后面和一前面的轮子。该组件还包括一在轮子后面的后凸缘和一在轮子前面的前凸缘。在轮子的前面与前凸缘之间有一加固层，其形状为五边形、六边形或八边形。加固层的最大直径不大于轮子外径的75％。
本发明具有若干优点。例如，加固层为研磨轮组件另外提供了强度。加固层还形成一在前凸缘与轮子沉陷中心之间的衬垫，由此使可能存在于轮子前面与前凸缘之间的任何空的间隙最小。由于加固层是轮子外径的75％或更小，可节省加固层材料。还有，由于加固层通常用布切割成诸如六边形的形状，使布材料的浪费尽可能少，由此显著降低了研磨轮组件的制造成本。
(4)附图说明
图1是本发明一实施例的轮子和加固层的平面图。
图2是本发明一实施例的后凸缘、研磨轮和前凸缘的剖面图。
图3是图2中所表示的实施例的剖面图，它示出了组装后的轮子结构。
图4是本发明一实施例的剖面图。
图5是一未加固的平轮子的剖面图。
图6是一局部加固的轮子的剖面图。
(5)具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本发明的特征和其它细节，这些特征和其它细节或是作为本发明的步骤或者是作为本发明的零件的组合，权利要求书也指出了这些特征和其它细节。不同附图中的相同编号表示相同的零件。要知道的是，本发明的特定实施例是作为举例说明示出的，不是作为本发明的限制。在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的基本特征可用于多种实施例中。
图1是本发明一实施例的平面图。如图所示，研磨轮10包括前面20。研磨轮10可以是中心是平的或者是压陷的类形。加固层14与研磨轮10的前面20重叠。加固层14与研磨轮10同中心。研磨轮10和加固层14具有使研磨轮10和加固层14安装到机器旋转轴上的孔或轴孔16。
加固层14的形状为六边形。当用诸如布的材料切割出六边形时，六边形使浪费的材料最少。其它多边形也可采用。在用布切割时，在这些多边形中，诸如三角形和正方形的形状也使浪费的材料最少。六边形是较佳的。
诸如五边形、八边形的其它多边形也可采用。由于在切割诸如五边形或八边形的多边形时浪费少量的织物，这些形状较之上述的形状不太理想，但比圆形的要好。
加固层有一最大的多边形直径和最小的多边形直径。最大的多边形直径是多边形外接圆的直径，而最小的直径是多边形内接圆的直径。
如图1所示，加固层14只部分覆盖研磨轮10的前面20，而且尺寸定为使它的最大直径小于外轮直径18。在本发明的一实施例中，加固层14的最大的多边形直径不大于外轮直径18的约75％。在另一实施例中，最大多边形直径不大于外轮直径18的约66％。在还有一实施例中，加固层14的最小多边形直径至少是外轮直径18的约50％。在本发明另一实施例中，最小多边形直径至少是外轮直径18的约25％。
加固层14一般是衬垫或垫子的形式。在一实施例中，加固层14由布或其它合适的材料制成。在一较佳实施例中，加固层14包括玻璃纤维布。在本发明的研磨轮组件中可采用一层或多层多边形加固层。
本发明的多边形加固层在轮子本体的外面并施加在研磨轮10的前表面20(磨削表面)上。如果需要，也是在轮子本体外面的第二加固层可施加在研磨轮10的后面与后凸缘之间。在轮子后面的该第二加固层可以是圆的或是上述多边形中的一种。其合适的材料可以与用于制造在研磨轮10的前面20与前凸缘(未图示)之间的加固层14的材料相同或不同。
可选择的是，研磨轮10本体自身包含一个或多个纤维加固盘，这些加固盘嵌入研磨轮内。在此，这样的研磨轮称为加固轮、内加固轮或具有内加固件的轮子。在研磨轮本体内采用内加固件的方法在本领域是众所周知的。例如，于1974年授予H.G.Lakhani的美国专利3,838,543公开了将布盘嵌入轮子本体内，该内容在此援引以作参考。
本发明的一个实施例涉及中心沉陷的研磨轮，它们也可被称为凸起毂(中心凸起的)轮子。该实施例示出在图2和3中。
图2是研磨轮10、后凸缘40和前凸缘50的剖面图。研磨轮10是一中心沉陷的研磨轮，可选择内部被加固。研磨轮10包括后面12和前面20。后面12包括凸起毂24和外部平的后轮区域26。凸起毂24还包括一凸起毂平表面28和凸起毂渐锥表面30，该渐锥表面30朝外向外部平的后轮区域26过渡。
前面20包括沉陷中心32和外部平的前轮区域34。沉陷中心32还包括沉陷中心平表面36和朝外向外部平的表面34过渡的沉陷中心渐锥表面38。通常，凸起毂平表面28平行于沉陷中心平表面36，凸起毂渐锥表面30平行于沉陷中心锥形表面38。
加固层14在沉陷中心32。加固层14可以是任何的多边形形状。较佳的、但并不只限于的形状包括三角形、正方形、五角形、六角形和八边形。可以选择在凸起毂24采用一第二加固层(未图示)。
后凸缘40一般与凸起毂24一致并部分地延伸到外部平的后轮区域26。因此，后凸缘40具有对应于凸起毂24的凹陷区域42，其尺寸做成能够配合在凸起毂24上。凹陷区域42具有被设计成能够配合在凸起毂平表面28上的第一后凸缘平的部分44和设计成配合在凸起毂锥形表面30上的后凸缘锥形部分46。后凸缘40还包括第二后凸缘平的部分48，它部分地延伸到外部平的后轮区域26。
前凸缘50包括平的部分52和前凸缘本体54。前凸缘50完全配合在沉陷中心32内。前凸缘本体54包括螺纹56，这些螺纹啮合在机器的旋转轴(未图示)上。
图3是沉陷中心研磨轮组件58和加固层14的剖面图，加固层14位于研磨轮10的前面20与前凸缘50之间。
本领域的技术人员都知道用于将后凸缘40、研磨轮10和前凸缘50保持在一起的并将它们安装在一机器旋转轴上的装置60，诸如于1964年6月9日授予Robertsonon的美国专利3,136,100中所公开的，该内容在此援引以作参考。
还要知道的是，后凸缘40和前凸缘50可制造成单件或用若干零件制造而成，这在本领域中是众所周知的。用于制造研磨轮10、后凸缘40和前凸缘50的材料在本领域中也是众所周知的。
对于角磨削和手握磨削，沉陷中心32较好的是完全被加固层14覆盖。换句话讲，沉陷中心平表面36和沉陷中心锥形表面38都覆盖有加固材料。在本发明的一个实施例中，多边形加固层的尖端位于外部平的前轮区域34。在另一实施例中，加固层14的多边形最大直径是研磨轮10直径的75％或更小。在本发明的又一实施例中，多边形的最大直径是研磨轮10直径的66％或更小。
如上所述，加固层还有多边形最小直径。在本发明的一个实施例中，多边形的最小直径大于研磨轮10直径的50％。在另一实施例中，多边形最小直径是研磨轮10直径的25％或更大。
如果研磨轮10是安装成平的机器，加固层14的尺寸可较小。例如，加固层14可只覆盖用于平面磨削的安装在机器的轮子的沉陷中心32的平表面36。在本发明的一个实施例中，加固层14覆盖研磨轮10直径的约5％。在本发明的另一实施例中，用于这种操作的加固层14覆盖研磨轮10直径的约5％至约20％。在本发明的又一实施例中，加固层14的多边形最小直径在研磨轮直径的约5％与约25％之间。
尽管没有对本发明的任何特定机器作解释，但可以相信，使用中心沉陷的研磨轮的角磨削产生使最大应力移离毂中心的切向力。这样，比较好的是对整个沉陷中心进行加固。在切向力不会使最大应力移离轮子的中心的轮子中，加固层的尺寸可进一步减小，仅在心轴(arbor)附近提供加固。如在此所用的，心轴是研磨轮组件的中心轴，例如研磨轮组件安装在其上的旋转轴。
本发明还涉及用在平轮组件中的前面与前凸缘之间的六边形和其它多边形加固层。平轮的若干例子包括型号1结构的轮子，例如可从马萨诸塞州的Worcester的Norton公司购买的Gemini的切割轮。它们的尺寸范围在例如直径从约0.75英寸到72英寸，它们的厚度通常为0.25英寸或更薄。
图4是平轮组件62和加固层14的剖面图，加固层位于前凸缘50与研磨轮10的前面20之间。可选择第二加固层64位于后凸缘40与研磨轮10的后面12之间。第二加固层64的形状可以是圆形的或非圆形的。例如，它可以是六边形的或其它多边形。通常与研磨轮配合使用的加固层可以包括任何合适的加固材料，例如，玻璃纤维布。
研磨轮10可以是不加固类型的，即没有内加固。图5是不加固平研磨轮10的剖面图。可用本领域的技术人员了解的若干方法和材料制造不加固研磨轮10的本体。
或者，研磨轮10被加固。加固研磨轮在整个轮子直径上都有(内部)用纤维(布或定向纤维)加固，加上部分(毂)加固。另一种平轮称为W型。这是在轮子的心轴孔和凸缘部分(约轮子直径的50％)周围用(内部)纤维加固的局部加固。图6是在心轴孔16周围具有一内加固圆盘64的局部加固研磨轮10的剖面图。
在本发明的一个实施例中，平轮组件62包括没有内部加固的研磨轮10。加固层14可以是三角形、正方形、五边形、六边形、八边形，或可以是其它的多边形。在一较佳实施例中，加固层14包括玻璃纤维布。较佳的是，加固层14的多边形最大直径不大于研磨轮直径的约75％。在一实施例中，多边形最大直径不大于研磨轮直径的约66％。在本发明的另一实施例中，多边形最小直径至少是研磨轮直径的约50％。在本发明的又一实施例中，多边形最小直径是所述外轮直径的约25％或更大。
本发明还涉及加固的研磨平轮组件。在该实施例中，平轮组件62包括平的加固研磨轮10，其内部进行加固。平轮组件62包括在研磨轮10的前面20与前凸缘50之间的加固层14。在一实施例中，加固层14为六边形，六边形的最大直径不大于研磨轮直径的约75％。在又一实施例中，加固层14的最大直径不大于研磨轮直径的约66％。加固层14也有一六边形最小直径。在本发明的一实施例中，六边形加固层14的最小直径至少是研磨轮直径的约50％。在本发明的另一实施例中，最小直径至少是研磨轮直径的25％。较好的是，加固层包括玻璃纤维布材料。
或者，位于平加固研磨轮10的前面20与前凸缘50之间的加固层14可以是五边形或八边形。较佳的是，五边形或八边形最大直径不大于研磨轮直径的约75％。
下面通过例子进一步描述本发明，该例子仅仅是用于举例说明，而不是用于限制本发明。
例子
使用一27型号、Norzon研磨颗粒、用树脂粘结的薄研磨轮，其直径是180毫米，厚度是7毫米，孔径是2.22毫米。将采用直径为125毫米的圆形玻璃纤维布加固层的研磨轮的性能与采用对角长度为125毫米的六边形玻璃纤维布加固层的研磨轮的性能进行比较。圆形加固层的爆裂速度(bursting speed)在160米/秒与168米/秒之间，平均速度是164米/秒。
六边形加固层的爆裂速度在157米/秒与166米/秒之间，平均速度是162米/秒。
结果显示，六边形加固层与圆形加固层比较相当，并能在爆裂速度工业标准之内进行工作，对于这类研磨轮的工业标准是153米/秒左右。
本领域的技术人员将会认识到或能够仅用日常的实验来确定许多等效于在此专门描述的本发明的特定实施例的等效体。这种等效体应被列入权利要求书的范围中。