Абразивное изделие, имеющее неравномерное распределение отверстий

Абразивное изделие, имеющее неравномерное распределение отверстий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к абразивам и, более конкретно, к абразивным изделиям, имеющими шаблон отверстий, причем указанный шаблон является шаблоном неравномерного распределения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Абразивные изделия, такие как изделия с абразивным покрытием, используются в различных отраслях промышленности для шлифования обрабатываемых деталей вручную или механизированным способом, таким как притирание, шлифование или полировка. Механическая обработка с использованием абразивных изделий охватывает широкий круг промышленных и потребительских отраслей от оптики, ремонта и окраски автомобилей и машиностроения и металлообработки до строительства и деревообрабатывающего производства. Механическая обработка, такая как ручная или с использованием широко распространенных инструментов, таких как орбитальная полировальная машина (как с произвольной так и фиксированной осью), а также ленточная и вибрационная шлифовальные машины, также обычно выполняется потребителями в домашних условиях. В каждом из указанных примеров абразивы используют для удаления поверхностного материала и воздействия на поверхностные характеристики (например, плоскостность, шероховатость, глянец) обрабатываемой поверхности. Кроме того, созданы автоматизированные обрабатывающие системы различных типов для абразивной обработки изделий различных составов и конфигураций.

[0003] Поверхностные характеристики включают помимо прочего блеск, текстуру, глянец, шероховатость поверхности и однородность. В частности, поверхностные характеристики, такие как шероховатость и глянец, измеряют для определения качества. Например, при нанесении покрытия или окрашивании некоторые поверхностные изъяны или поверхностные дефекты могут возникать во время процесса нанесения или обработки. Такие поверхностные изъяны или поверхностные дефекты могут включать мелкие углубления, текстуру "шагреневой поверхности", "глазки" или дефекты, возникающие в результате образования инкапсулированных пузырьков и пыли. Как правило, такие дефекты в окрашенной поверхности удаляют сначала пескоструйным шлифованием крупнозернистым абразивом с постепенным переходом впоследствии к пескоструйному шлифованию мелкозернистыми абразивами, и даже полировкой с использованием ваты или пены, пока не будет достигнута необходимая гладкость. Следовательно, свойства используемого абразивного изделия в целом влияют на качество обработанной поверхности.

[0004] В дополнение к поверхностным характеристикам, не менее важным фактором является стоимость операций абразивной обработки. Факторы, влияющие на эксплуатационные затраты, включают скорость, с которой может быть подготовлена поверхность, и стоимость материалов, используемых для подготовки этой поверхности. Как правило, промышленность нуждается в затратоэффективных материалах, имеющих высокий удельный съем материала.

[0005] Однако, абразивы, которые отличаются высоким удельным съемом материала, часто имеют недостаточно хорошие характеристики для достижения желательных поверхностных характеристик. Наоборот, абразивы, которые позволяют обеспечить высокие поверхностные характеристики, часто имеют низкий удельный съем материала. Поэтому, подготовка поверхности часто представляет собой многоступенчатый процесс с использованием различных классов шлифовальных листов. Как правило, поверхностные дефекты (например, царапины) образованные на одном этапе, устраняют (например, удаляют) с постепенным использованием абразивов с более тонким зерном в одном или большем количестве последующих этапов. Таким образом, использование абразивов, которые образуют царапины и поверхностные трещины, в итоге приводит к увеличению времени, усилий и расхода материалов на последующих этапах обработки и общему увеличению общих затрат на обработку.

[0006] Дополнительным фактором, влияющим на удельный съем материала и качество обработанной поверхности, является "забивка" абразива "опилками", т.е., материалом, истираемым с поверхности обрабатываемой детали, который имеет тенденцию накапливаться на поверхности абразивных частиц и между ними. Забивка является нежелательной, поскольку она обычно уменьшает эффективность абразивного продукта и также может отрицательно воздействовать на поверхностные характеристики за счет увеличения вероятности образования царапин.

[0007] Несмотря на предпринимаемые различные меры, направленные на уменьшение накопления опилок, такие как введение текучих сред на поверхность обрабатываемой детали для смыва опилок, а также применение вакуумных систем для удаления опилок во время их образования, существует потребность в усовершенствованных, затратоэффективных абразивных изделиях, способах и системах, которые повышают эффективность истирания и улучшают поверхностные характеристики.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Настоящее изобретение может быть лучше понято, и его многочисленные особенности и преимущества могут быть очевидными для специалистов после прочтения настоящего описания со ссылкой на сопроводительные чертежи.

[0009] На фиг. 1 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего шаблон отверстий с управляемым неравномерным распределением отверстий согласно настоящему изобретению.

[0010] На фиг. 2 показан пример филлотактического спирального шаблона, имеющего направленную по часовой стрелке и против часовой стрелки парастихийность согласно настоящему изобретению.

[0011] На фиг. 3 показан другой пример филлотактического спирального шаблона, имеющего направленную по часовой стрелке и против часовой стрелки парастихийность согласно настоящему изобретению.

[0012] На фиг. 4 показана модель Фогеля в соответствии с настоящим изобретением.

[0013] На фиг. 5А-5С показаны филлотактические спиральные шаблоны, соответствующие модели Фогеля, которые имеют различные углы расхождения, согласно настоящему изобретению.

[0014] На фиг. 6A-6F показаны примеры вариантов реализации форм щелевидного отверстия согласно настоящему изобретению.

[0015] На фиг. 7 показан в поперечном сечении вариант реализации изделия с абразивным покрытием согласно настоящему изобретению.

[0016] На фиг. 8 показан пример варианта реализации шаблона отверстий, имеющего 148 отверстий, согласно настоящему изобретению.

[0017] На фиг. 9 показан пример варианта реализации транспонирования шаблона отверстий, показанного на фиг. 8, согласно настоящему изобретению.

[0018] На фиг. 10 показан пример варианта реализации опорной подушки согласно настоящему изобретению, которая объединена с шаблоном отверстий, показанным на фиг. 8.

[0019] На фиг. 11 показано графическое изображение варианта реализации шаблона отверстий, имеющего 246 отверстий, согласно настоящему изобретению.

[0020] На фиг. 12 показан пример варианта реализации транспонирования шаблона отверстий, показанного на фиг. 11, согласно настоящему изобретению.

[0021] На фиг. 13 показан пример варианта реализации опорной подушки, объединенной с шаблоном отверстий, показанным на фиг. 11, согласно настоящему изобретению.

[0022] На фиг. 14 показано графическое изображение варианта реализации шаблона отверстий, имеющего 344 отверстия, согласно настоящему изобретению.

[0023] На фиг. 15 показан пример варианта реализации транспонирования шаблона отверстий, показанного на фиг. 14, согласно настоящему изобретению.

[0024] На фиг. 16 показан пример варианта реализации опорной подушки, объединенной с шаблоном отверстий, показанным на фиг. 14, согласно настоящему изобретению.

[0025] На фиг. 17A-17D показаны графические представления покрытия отверстиями во время орбитального вращения для данных шаблонов отверстий, причем на фиг. 17B-17D показаны примеры вариантов реализации согласно настоящему изобретению.

[0026] На фиг. 18A-18D показаны графические представления покрытия отверстиями во время орбитального вращения для данных шаблонов отверстий, причем на фиг. 18B-18D показаны примеры вариантов реализации согласно настоящему изобретению.

[0027] На фиг. 19 показана диаграмма, сравнивающая абразивные характеристики примеров шаблонов отверстий согласно настоящему изобретению и известного шаблона отверстий.

[0028] На фиг. 20 показана диаграмма, сравнивающая абразивные характеристики примеров шаблонов отверстий согласно настоящему изобретению и известного шаблона отверстий.

[0029] На фиг. 21 показана диаграмма, сравнивающая абразивные характеристики примеров шаблонов отверстий согласно настоящему изобретению и известного шаблона отверстий.

[0030] На фиг. 22 показана диаграмма, сравнивающая абразивные характеристики примеров шаблонов отверстий согласно настоящему изобретению и известного шаблона отверстий.

[0031] На фиг. 23 показан график, сравнивающий абразивные характеристики примеров шаблонов отверстий и объединенных опорных подушек согласно настоящему изобретению и известного шаблона отверстий и известной опорной подушки.

[0032] На фиг. 24 показан график, сравнивающий абразивные характеристики соединенных в пары дисков с абразивным покрытием и опорных подушек согласно настоящему изобретению с комбинациями известных дисков с абразивным покрытием и опорных подушек.

[0033] На фиг. 25 показан график, сравнивающий расчетное время, необходимое для шлифования 10000 квадратных футов (929 м²) поверхности транспортного средства, с использованием дисков с абразивным покрытием и опорных подушек согласно настоящему изобретению и с использованием комбинаций известных дисков с абразивным покрытием и опорных подушек.

[0034] На фиг. 26 показан график, сравнивающий эффективность съема материала при обработке поверхности транспортного средства с использованием дисков с абразивным покрытием и опорных подушек согласно настоящему изобретению с использованием комбинаций известных дисков с абразивным покрытием и опорных подушек.

[0035] На фиг. 27 показан другой график, сравнивающий эффективность съема материала при обработке поверхности транспортного средства с использованием дисков с абразивным покрытием и опорных подушек согласно настоящему изобретению с использованием комбинаций известных дисков с абразивным покрытием и опорных подушек.

[0036] На фиг. 28 показан вариант реализации опорной подушки, имеющей шаблон спиральных путей, содержащий 34 наружных спиральных пути и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению. Шаблон опорной подушки соответствует шаблону уравнения Фогеля, имеющему 151 отверстие.

[0037] На фиг. 29 показан другой вариант реализации опорной подушки, имеющей шаблон спиральных путей, содержащий 34 наружных спиральных пути и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению. Шаблон опорной подушки соответствует шаблону уравнения Фогеля, имеющему 251 отверстие.

[0038] На фиг. 30 показан другой вариант реализации опорной подушки, имеющей шаблон спиральных путей, содержащий 34 наружных спиральных пути и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению. Шаблон опорной подушки соответствует шаблону уравнения Фогеля, имеющему 351 отверстие.

[0039] На фиг. 31 показан вариант реализации опорной подушки, имеющей шаблон спиральных путей, содержащий 34 наружных спиральных пути и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению. Шаблон опорной подушки соответствует шаблону уравнения Фогеля, имеющему 247 отверстий.

[0040] На фиг. 32 показан вариант реализации опорной подушки, имеющей шаблон спиральных путей, содержащий 34 наружных спиральных пути и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению. Шаблон опорной подушки соответствует шаблону уравнения Фогеля, имеющему 346 отверстий.

[0041] На фиг. 33 показан вариант реализации опорной подушки, имеющей шаблон спиральных путей, содержащий 34 наружных спиральных пути и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению. Шаблон опорной подушки соответствует шаблону уравнения Фогеля, имеющему 442 отверстия.

[0042] На фиг. 34 показана абразивная сторона варианта реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 151 отверстие, причем 150 отверстий расположены вокруг центрального отверстия, согласно настоящему изобретению.

[0043] На фиг. 35 показана обратная сторона того же варианта реализации, показанного на фиг. 34.

[0044] На фиг. 36 показана абразивная сторона варианта реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 247 отверстий, причем 246 отверстий расположены вокруг центрального отверстия, согласно настоящему изобретению.

[0045] На фиг. 37 показана обратная сторона того же варианта реализации, показанного на фиг. 36.

[0046] На фиг. 38 показана абразивная сторона варианта реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 251 отверстие, причем 250 отверстий расположены вокруг центрального отверстия, согласно настоящему изобретению.

[0047] На фиг. 39 показана обратная сторона того же варианта реализации, показанного на фиг. 38.

[0048] На фиг. 40 показана абразивная сторона варианта реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 346 отверстий, причем 345 отверстий расположены вокруг центрального отверстия, согласно настоящему изобретению.

[0049] На фиг. 41 показана обратная сторона того же варианта реализации, показанного на фиг. 40.

[0050] На фиг. 42 показана абразивная сторона варианта реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 351 отверстие, причем 350 отверстий расположены вокруг центрального отверстия, согласно настоящему изобретению.

[0051] На фиг. 43 показана обратная сторона того же варианта реализации, показанного на фиг. 42.

[0052] На фиг. 44 показана абразивная сторона варианта реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия, причем 441 отверстие расположены вокруг центрального отверстия, согласно настоящему изобретению.

[0053] На фиг. 45 показана обратная сторона того же варианта реализации, показанного на фиг. 44.

[0054] На фиг. 46 показан вариант реализации опорной подушки с одиночным совмещением (также названным 2-складчатым совмещением), имеющей 34 наружных спиральных пути и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению.

[0055] На фиг. 47 показан вариант реализации опорной подушки с двойным совмещением (также названным 4-складчатым совмещением), имеющей 68 наружных спиральных путей и 8 внутренних спиральных путей согласно настоящему изобретению.

[0056] На фиг. 48 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с одиночным совмещением, показанную на фиг. 46, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 90° относительно опорной подушки таким образом, что ни одно из отверстий в диске не совпадает ни с одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0057] На фиг. 49 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с одиночным совмещением, показанную на фиг. 46, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 180° относительно опорной подушки таким образом, что почти все отверстия в диске соответствуют по меньшей мере одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0058] На фиг. 50 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, которые окружают центральное отверстия) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с одиночным совмещением, показанную на фиг. 46, причем указанный диск повернут со сдвигом фаз на 270° относительно опорной подушки таким образом, что ни одно отверстие в диске не соответствуют ни одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0059] На фиг. 51 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с одиночным совмещением, показанную на фиг. 46, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 0° относительно опорной подушки таким образом, что почти все отверстия в диске соответствуют по меньшей мере одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0060] На фиг. 52 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, показанную на фиг. 47, причем указанный диск повернут со сдвигом фаз на 45° относительно опорной подушки таким образом, что ни одно отверстие в диске не соответствует ни одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0061] На фиг. 53 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, показанную на фиг. 47, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 90° относительно опорной подушки таким образом, что почти все отверстия в диске соответствуют по меньшей мере одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0062] На фиг. 54 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, показанную на фиг. 47, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 135° относительно опорной подушки таким образом, что ни одно отверстие в диске не соответствует ни одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0063] На фиг. 55 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, показаную на фиг. 47, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 180° относительно опорной подушки таким образом, что почти все отверстия в диске соответствуют по меньшей мере одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0064] На фиг. 56 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, показанную на фиг. 47, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 225° относительно опорной подушки таким образом, что ни одно отверстие в диске не соответствует ни одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0065] На фиг. 57 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, показанную на фиг. 47, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 270° относительно опорной подушки таким образом, что почти все отверстия в диске соответствуют по меньшей мере одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0066] На фиг. 58 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, как показано на фиг. 47, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 315° относительно опорной подушки таким образом, что ни одно отверстие в диске не соответствует ни одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0067] На фиг. 59 показан вариант реализации диска с абразивным покрытием, имеющего 442 отверстия (441 отверстие, окружающие центральное отверстие) согласно уравнению Фогеля, покрывающего опорную подушку с двойным совмещением, как показано на фиг. 47, причем указанный диск с абразивным покрытием повернут со сдвигом фаз на 0° относительно опорной подушки таким образом, что, почти все отверстия в диске соответствуют по меньшей мере одной из наружных спиралей опорной подушки.

[0068] Одинаковые позиционные номера, использованные в различных чертежах, обозначают подобные или идентичные элементы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0069] Согласно одному варианту реализации абразивное изделие содержит абразивное покрытие, имеющее множество отверстий (в дальнейшем также называемые как "перфорации" или "окна") расположенных в соответствии с шаблоном, имеющим управляемое неравномерное распределение. Шаблон отверстий может быть любым шаблоном, имеющим управляемое неравномерное распределение, включая радиальный шаблон, спиральный шаблон, филлотактический шаблон, асимметричный шаблон или комбинации вышеуказанного. Шаблон может быть частично, в значительной степени или полностью асимметричным. Шаблон может покрывать все абразивное изделие (т.е., может быть распределен по всему абразивному изделию), может покрывать значительную часть абразивного изделия (т.е., больше 50%, но меньше 100% его поверхности), может покрывать множество частей абразивного изделия или может покрывать только одну часть абразивного изделия.

[0070] Управляемое "неравномерное распределение" означает, что шаблон отверстий имеет управляемую асимметрию (т.е., управляемую хаотичность), таким образом, что не смотря на то, что распределение отверстий может быть описано или вычислено, например, посредством радиального, спирального или филлотактического уравнения, указанный шаблон отверстий все еще демонстрирует от по меньшей мере частичной до полной асимметрии.

[0071] Управляемая асимметрия может быть управляемой отражательной асимметрией (также называемой зеркальной симметрией, линейной симметрией и двусторонней симметрией), управляемой вращательной асимметрией, управляемой трансляционной симметрией, управляемой скользящей отражательной симметрией или комбинациями вышеуказанного. Пример неравномерного распределения может быть продемонстрирован для радиального, спирального или филлотактического шаблона отверстий, имеющего осевую симметрию первого порядка, означающую, что такой шаблон отверстий не имеет никакой вращательной симметрии, поскольку шаблон отверстий повторяет себя только однажды во время вращения на 360° вокруг его центра. Иными словами, если две копии одного и того же точного шаблона размещены непосредственно друг на друге, и одна копия остается неподвижной, в то время как вторая копия вращается на 360° вокруг ее центра, все отверстия обеих копий совместятся только один раз за время оборота на 360°.

[0072] Как правило, все отверстия шаблона отверстий (т.е., весь шаблон) обладают управляемой асимметрией. Однако, следует понимать, что шаблоны отверстий согласно настоящим вариантам реализации также включают шаблоны отверстий, в которых только часть общего количества отверстий (т.е., часть шаблона) обладают управляемой асимметрией. Это может иметь место, например, при объединении или замене части равномерно распределенного шаблона или шаблона, отличающегося полной хаотичностью, шаблоном, имеющим неравномерное распределение, таким образом, что только часть отверстий результирующего шаблона имеет управляемое неравномерное распределение. Часть всех отверстий, которые имеют управляемое неравномерное распределение, может быть определена количественно как дискретное количество или как доля, процент или отношение к общему количеству отверстий шаблона. Согласно одному варианту реализации по меньшей мере 50%, по меньшей мере 55%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 65%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 96%, по меньшей мере 97%, по меньшей мере 98%, по меньшей мере 99%, по меньшей мере 99,5%, по меньшей мере 99,9% отверстий шаблона отверстий обладают управляемой асимметрией. Часть отверстий шаблона, обладающего управляемой асимметрией, может находиться в пределах диапазона, содержащего любую пару предыдущих верхнего и нижних пределов. Согласно конкретному варианту реализации от примерно 50% до примерно 99,9%, от примерно 60% до примерно 99,5%, от примерно 75% до примерно 99% отверстий шаблона отверстий обладают управляемым неравномерным распределением.

[0073] Согласно другому варианту реализации в шаблоне отверстий, обладающем управляемой асимметрией более по меньшей мере приблизительно 5 отверстий, по меньшей мере приблизительно 10 отверстий, по меньшей мере приблизительно 15 отверстий, по меньшей мере приблизительно 20 отверстий, по меньшей мере приблизительно 25 отверстий или по меньшей мере приблизительно 50 отверстий обладают управляемой асимметрией. Согласно другому варианту реализации шаблон отверстий обладает управляемой асимметрией в пределах не больше чем приблизительно 100000 отверстий, не больше чем приблизительно 10000 отверстий, не больше чем приблизительно 5000 отверстий, не больше чем приблизительно 2500 отверстий, не больше чем приблизительно 1000 отверстий, не больше чем приблизительно 750 отверстий или не больше чем приблизительно 500 отверстий. Количество отверстий, обладающих управляемой асимметрией, может находиться в пределах диапазона, содержащего любую пару предыдущих верхнего и нижнего пределов.

[0074] Как указано выше, шаблон отверстий согласно настоящим вариантам реализации может быть любым шаблоном, имеющим управляемое неравномерное распределение, включая радиальный шаблон, спиральный шаблон, филлотактический шаблон, асимметричный шаблон или комбинации вышеперечисленного. Радиальный шаблон может быть любым шаблоном, исходящим из центральной точки, подобно спицам, исходящим из втулки колеса.

[0075] Согласно одному варианту реализации спиральный шаблон может быть любой кривой, или семейством кривых, которые исходят из центральной точки на абразивном изделии и проходят постепенно дальше при их вращении вокруг центральной точки. Центральная точка может быть расположена в центре абразивного изделия или рядом с ним, или согласно другому варианту реализации далеко от центра абразивного изделия. Могут быть использованы одиночные спирали или множественные спирали (т.е., множество спиралей). Спирали могут быть прерывистыми или непрерывными, раздельными или соединенными. Отдельные спирали могут происходить из различных центральных точек (т.е., каждая спираль имеет свою собственную центральную точку), могут происходить из общей центральной точки (т.е., каждая спираль совместно использует одну центральную точку), или могут быть использованы комбинации вышеперечисленного. Спиральные шаблоны могут включать: архимедову спираль, спираль Эйлера, спираль Корню или клотоиду, параболическую спираль, гиперболическую спираль, спираль-жезл, логарифмическую спираль, спираль Фибоначчи, золотую спираль или комбинации вышеперечисленного.

[0076] Согласно одному варианту реализации шаблон может быть филлотактическим шаблоном. Используемый в настоящей заявке термин "филлотактический шаблон" означает шаблон, относящийся к филлотаксисам. Филлотаксис представляет собой расположение боковых органов в форме листьев, цветов, чешуи, маленьких цветков и семян растений различных видов. Большая часть филлотактических шаблонов несут на себе признаки форм естественного происхождения, очевидные в шаблонах, имеющих дуги, спирали и завитки. Примером этого явления может служить шаблон семян в цветке подсолнечника. Как показано на фиг. 2 и 3, множественные дуги или спирали, также называемые парастихийностью, могут возникать в центральной точке (С) и проходить в наружном направлении, в то время как другие спирали имеют свое начало в зазорах, оставленных внутренними спиралями. См. Roger V. Jean "Phyllotaxis: a Systemic Study in Plant Morphogenesis", стр. 17. Зачастую, спиральные конфигурации могут рассматриваться как проходящие в радиальном направлении наружу как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Как показано на фиг. 3, подобные шаблоны имеют явные противоположные парастихийные пары, которые могут быть обозначены как (m, n), где количество спиралей или дуг, расположенных на расстоянии от центра и проходящих в радиальном направлении по часовой стрелке, равно "m", а количество спиралей или дуг, проходящих в радиальном направлении против часовой стрелки равно "n". Кроме того, угол между двумя последовательными спиралями или дугами в их центре называют углом "d" расхождения. Неожиданно было обнаружено, что филлотактические шаблоны являются пригодными для использования в создании новых шаблонов отверстий для абразивных изделий, в частности изделий с абразивным покрытием.

[0077] Согласно одному варианту реализации шаблон отверстий содержит ряд спиралей, направленных по часовой стрелке, и ряд спиралей, направленных против часовой стрелки, причем количество спиралей, направленных по часовой стрелке, и количество спиралей, направленных против часовой стрелки, представляют собой числа Фибоначчи или являются кратными числам Фибоначчи. Согласно одному варианту реализации количество спиралей, направленных по часовой стрелке, и количество спиралей, направленных против часовой стрелки, могут быть представлены в виде пары (m, n): (3, 5), (5, 8), (8, 13), (13, 21), (21, 34), (34, 55), (55, 89), (89, 144) или являются кратными таким парам. Согласно другому варианту реализации количество спиралей, направленных по часовой стрелке, и количество спиралей, направленных против часовой стрелки, представляют собой числа Люка или являются кратными числам Люка. Согласно одному варианту реализации количество спиралей, направленных по часовой стрелке, и количество спиралей, направленных против часовой стрелки, могут быть представлены в виде пар (m, n): (3, 4), (4, 7), (7, 11), (11, 18), (18, 29), (29, 47), (47, 76) или (76, 123), или являются кратными таким парам. Согласно другому варианту реализации количество спиралей, направленных по часовой стрелке, и количество спиралей, направленных против часовой стрелки, представляют собой любые числа в соотношении, которое может быть сведено к золотому отношению, причем указанное золотое отношение равно сумме единицы и квадратного корня из пяти, разделенной на два: (1+√5)/2, что приблизительно равно 1,6180339887. Согласно одному варианту реализации отношение спиралей, направленных по часовой стрелке, к спиралям, направленным против часовой стрелки, приблизительно равно золотому отношению.

[0078] Как уже указано выше, в природе замечено, что семена и цветки в головке подсолнечника расположены в соответствии со спиральным филлотактическим шаблоном. Согласно одному варианту реализации шаблон отверстий представляет собой шаблон подсолнечника.

[0079] Шаблон подсолнечника описан моделью Фогеля, которая является типом "спирали Фибоначчи", или спирали, в которой угол расхождения между последовательными точками равен фиксированному углу Фибоначчи, который приближается к золотому углу, составляющему 137,508°.

[0080] На фиг. 4 показана модель Фогеля:

где:

n - порядковый номер цветка, отсчитанный в наружном направлении от центра;

φ - угол между исходным направлением и вектором положения n-го цветка в системе полярных координат, имеющей начало в центре головки подсолнечника, таким образом, что угол а расхождения между векторами положения любых двух последовательных цветков является постоянным и в шаблоне подсолнечника составляет 137,508°;

r - расстояние от центра головки до центра n-ого цветка; и

c - постоянный масштабирующий множитель.

[0081] Согласно одному варианту реализации шаблон отверстий может быть описан моделью Фогеля или ее модификацией. Согласно конкретному варианту реализации шаблон отверстий описан моделью Фогеля, в которой:

n - порядковый номер отверстия, отсчитанный в наружном направлении от центра шаблона отверстий;

φ - угол между исходным направлением и вектором положения n-ого отверстия в системе полярных координат, имеющей начало в центре шаблона отверстий, таким образом, что угол расхождения между векторами положения любых двух последовательных отверстий равен постоянному углу α;

r - расстояние от центра шаблона отверстий до центра n-ого отверстия; и

c - постоянный масштабирующий множитель.

[0082] Как указано выше, все отверстия, почти все или часть отверстий шаблона могут быть описаны моделью Фогеля (т.е., соответствовать модели Фогеля). Согласно одному варианту реализации все отверстия шаблона отверстий описаны моделью Фогеля. Согласно другому варианту реализации по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 99% отверстий описаны моделью Фогеля.

[0083] Неожиданно было выяснено, что филлотактические шаблоны пригодны для создания новых шаблонов отверстий, которые улучшают рабочие характеристики абразивных изделий, включая фиксированные абразивные изделия, такие как связанные абразивные изделия и изделия с абразивным покрытием. В частности филлотактические шаблоны пригодны для создания новых шаблонов отверстий для изделий с абразивным покрытием. Филлотактические шаблоны отверстий помогают решить противоречивые проблемы достижения высокого удельного съема поверхностного материала с одновременным достижением приемлемого качества обработанной поверхности, снижением количества опилок, забивающих абразивную поверхность, и поддерживания высокой прочности и длительного срока использования абразива. Это оказалось неожиданным частично по меньшей мере в следующих аспектах. Во-первых, неожиданно оказалось, что филлотактические шаблоны отверстий согласно настоящим вариантам реализации обеспечивают превосходный охват съема материала и имеют более полное распределение участков (т.е., отверстий) извлечения опилок вдоль поверхности абразива по сравнению с известными абразивными шаблонами отверстий, даже если общая площадь отверстий шаблона согласно настоящему изобретению меньше, чем общая площадь отверстий известного шаблона отверстий. Во-вторых, неожиданно оказалось, что филлотактические шаблоны отверстий согласно настоящим вариантам реализации обеспечивают по меньшей мере сопоставимые с превосходными абразивными характеристиками (например, в отношении суммарного съема материала) по сравнению с известными шаблонами отверстий как с применением вакуума, так и без применения вакуума, даже если общая абразивная площадь шаблона согласно настоящему изобретению меньше, чем общая абразивная площадь известных шаблонов. В-третьих, неожиданно оказалось, что филлотактические шаблоны согласно настоящим вариантам реализации могут обеспечивать увеличенную абразивную площадь по сравнению с известными шаблонами отверстий при одновременном обеспечении покрытия отверстиями, которое является более полным, чем у известных шаблонов. Кроме того, как описано более подробно ниже в связи с применением, эффективность и рабочие характеристики настоящих вариантов реализации даже могут быть дополнительно улучшены за счет использования совместно с опорной подушкой и вакуумной системой.

[0084] Следует понимать, что важные аспекты конструкции шаблона отверстий для изделий с абразивным покрытием включают процент общей абразивной площади поверхности, процент общей площади, занятой отверстиями (т.е., площади отверстий); отношение абразивной площади поверхности к площади отверстий, предполагаемая площадь покрытия отверстиями во время использования абразивного изделия (например, при вращении в плоскошлифовальной ручной машине, колебаниях в листовом шлифовальном станке, непрерывном боковом перемещении в ленточно-шлифовальном станке), масштабирующий множитель, количество отверстий, угол расхождения между отверстиями, размер отверстий, расстояние между соседними отверстиями и расстояние между наиболее удаленными отверстиями и краем или краями изделия с абразивным покрытием.

[0085] Размеры абразивных дисков

[0086] Абразивы могут иметь различные размеры, которые обычно используются в промышленности и коммерческими потребителями и которые обычно находятся в диапазоне от примерно доли дюйма (25,4 мм) до фута (0,305 м) в диаметре.

Шаблоны отверстий согласно настоящему изобретению являются подходящими для использования на абразивах большей части любых размеров, включая различные стандартные размеры абразивных дисков (например, от 3 дюймов (76,2 мм) до 20 дюймов (508 мм)). Согласно одному вар