ЩЕТКА ПОЛИМЕРНО-АБРАЗИВНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для зачистки поверхностей, удаления заусенцев, закругления острых кромок, удаления лакокрасочного покрытия при ремонте.
Известны блоки щетинок, полученных литьем под давлением из полимерного материала (патент РФ №2301740, МПК В29С 45/00, В29С45/26, А46 В3/00, опубликован 27.06.2007) с продольной ориентацией молекул полимера, обеспечивающей высокое качество щетинок по показателям восстановления после деформации изгиба, значениям модуля упругости и прочности на растяжение.
Недостатком блоков щетинок является невозможность их использования для механической обработки деталей в связи с отсутствием режущей способности полимера. Кроме того, в патенте не рассматривается вопрос создания инструмента, сформированного из множества блоков щетинок.
5
Известна торцовая проволочная многорядная щетка, (патент SU №1818068 А1, МПК А46В 7/10, опубликовано 30.05.93), на корпусе которой выполнен Т-образный паз в виде спирали (например, по Архимедовой спирали) для размещения в нем обоймы, состоящей из Т-образных кассет с закрепленными в них пучками проволочного ворса. Крайние участки пучков проволочного ворса и крайняя кассета прижимаются зажимами. При износе или при необходимости замены кассет достаточно освободить крайнюю кассету и их можно заменить на другие.
Недостатком данной щетки является большая сложность изготовления кассет из-за большого количества ворсин, которые необходимо разместить и закрепить в кассете и низкое качество обработанной поверхности по шероховатости в случае использования жесткой проволоки для изготовления ворса. При использовании проволоки малой жесткости производительность процесса по съему материала становится недопустимо низкой.
Известна щетка металлическая для механической обработки деталей по ОСТ 3-6042-85, принятая за аналог и предназначенная для механического удаления с металлических поверхностей заусенцев и притупления острых кромок. Торцовая щетка по ОСТ 3-6042-85 состоят из корпуса, на котором установлены секции с ворсом из проволоки диаметром 0,2-0,8 мм. Секция закреплена на вставке посредством поджатия к ней проволочного ворса с помощью винтов через вкладыш и резиновую прокладку. При износе секций они могут быть заменены на новые.
Недостатки данного аналога заключаются в следующем:
низкое качество обработанной поверхности по шероховатости в случае использования жесткой проволоки для изготовления ворса;
низкая производительность процесса по съему материала при использовании проволоки малой жесткости;
не предусмотрено по ОСТ 3-6042-85 применение данной щетки для зачистки поверхностей с целью уменьшения шероховатости;
невозможность замены секций в период эксплуатации щетки на секции с другими техническими характеристиками.
Кроме того у данного аналога нетехнологичная конструкция секции, это заключается в том, что каждая секция перед установкой на корпус содержит оправку с намотанной на ней проволокой, которую в последствии необходимо удалить, при этом все секции на щетку должны устанавливаться одновременно, после закрепления секций требуется срезание части проволоки с целью разъединения ворса и выравнивания его по длине.
При этом большой объем ворсового материала идет в неиспользуемые отходы, которые образуются в процессе выравнивания ворса при установке секций и как остаток после полного износа щетки.
Известна щетка металлическая для механической обработки деталей по ОСТ 3-6041-85, принятая за прототип и предназначенная для механического удаления с металлических поверхностей заусенцев и притупления острых кромок. Цилиндрическая щетка по ОСТ 3-6041-85 состоят из корпуса, на котором установлены секции с ворсом из проволоки диаметром 0,2-0,8 мм. Секция закреплена на вставке посредством поджатия к ней проволочного ворса с помощью винтов через вкладыш и резиновую прокладку. При износе секций они могут быть заменены на новые.
Общим признаком заявленной полезной модели с прототипом являются: корпус с закрепленными на нем сменными секциями с ворсом.
Недостатки прототипа заключаются в следующем:
низкое качество обработанной поверхности по шероховатости в случае использования жесткой проволоки для изготовления ворса;
низкая производительность процесса по съему материала при использовании проволоки малой жесткости;
не предусмотрено по ОСТ 3-6041-85 применение данной щетки для зачистки поверхностей с целью уменьшения шероховатости;
невозможность замены секций в период эксплуатации щетки на секции с другими техническими характеристиками;
сложность и громоздкость механизма крепления секций, в связи с чем невозможно применять щетки малого диаметра.
Кроме того у прототипа нетехнологичная конструкция секции, это заключается в том, что каждая секция перед установкой на корпус содержит оправку с намотанной на ней проволокой, которую в последствии необходимо удалить, при этом все секции на щетку должны устанавливаться одновременно, после закрепления секций требуется срезание части проволоки с целью разъединения ворса и выравнивания его по длине.
При этом большой объем ворсового материала идет в неиспользуемые отходы, которые образуются в процессе выравнивания ворса при установке секций и как остаток после полного износа щетки.
Полезная модель направлена на упрощение конструкции щетки и улучшение ее технических характеристик.
Технический результат полезной модели заключается в повышении качества обработанной поверхности при высокой производительности процесса обработки, а также в повышении технологичности изготовления щеток.
Технический результат полезной модели достигается тем, что щетка полимерно-абразивная для механической обработки деталей, содержащая корпус с закрепленными на нем сменными секциями с ворсом, согласно полезной модели, содержит цельнолитые сменные секции с ворсом из полимерно-абразивного материала, полученные литьем под давлением. При этом ворс и основание секции могут быть отлиты из разного по составу материала: ворс, например, отлит из смеси полиамида и абразивного порошка, содержание которого составляет от 15 до 25% по массе, а основание - из чистого полиамида или другого термопластичного материала без добавок абразива. Количество сменных секций в заявленной щетке от одной и более, форма секции может быть: прямоугольной, в виде трапеции, кругового кольца или части кругового кольца. В заявленной щетке сменная секция может содержать прилив Г-образной формы с одной или двух ее сторон; либо скосы под «ласточкин хвост» для возможности крепления секции на корпусе. Заявленная щетка может быть снабжена устройством для крепления секций в виде планок с винтами или резьбовых втулок, выполненных с Г-образными концами, либо в виде пазов на корпусе в форме «ласточкиного хвоста» со штифтами, либо в виде клеевого соединения.
Конструктивное выполнение заявленной щетки позволяет осуществлять замену сменных секций после полного их износа или при необходимости сменить технические характеристики инструмента по зернистости, длине ворса, диаметре ворсин, процентного содержания абразива, плотности ворса.
Отличием заявляемой щетки является то, что она снабжена цельнолитыми сменными секциями с ворсом из полимерно-абразивного материала, который обладает хорошими режущими свойствами и обеспечивает эффективное удаление заусенцев, закругление острых кромок, зачистку и полирование поверхностей, удаление старого лакокрасочного покрытия и на деталях со сложной конфигурацией. Для реализации этих функций щетка снабжена устройствами для крепления секций, которые позволяют быстро менять секции не только после полного их износа, но при необходимости сменить технические характеристики инструмента по зернистости абразива, длине ворса, диаметре ворсин, процентному содержанию абразива в полимерно-абразивной смеси, плотности ворса в зависимости от технологических требований. Оставшаяся часть полностью изношенной сменной секции может быть использована как материал для отливки новых сменных секций.
Наличие отличительных признаков дает основание сделать вывод о том, что заявленная щетка полимерно-абразивная для механической обработки деталей соответствует критерию «новизна».
Новые элементы конструкции работают на достижение технического результата заявленного технического решения следующим образом.
Цельнолитые сменные секции с ворсом из полимерно-абразивного материала и компактные устройства для крепления секций упрощают конструкцию щетки и позволяют создавать цилиндрические и торцовые щетки малого диаметра, которые позволяют более качественно обрабатывать поверхности деталей различной конфигурации и размеров.
Наличие абразива (в том числе алмазного порошка) в материале ворсин создает хорошие режущие свойства щетке, что позволяет повысить качество обработанной поверхности по шероховатости и производительность обработки по съему материала, а быстрая сменяемость секций позволяет управлять качеством и производительностью процесса путем применения оптимальных характеристик по зернистости абразива, длине ворса, диаметре ворсин, процентному содержанию абразива в полимерно-абразивной смеси, плотности ворса в зависимости от технологических требований.
Для определения оптимального соотношения полимера и абразивного порошка в полимерно-абразивной смеси были изготовлены щетки из полимерно-абразивных нитей, полученных на основе полиамида П6 с содержанием абразивного порошка «электрокорунд белый» зернистостью 20 по ГОСТ 3647-80: 10%, 15%, 20%, 25% и 30% по массе. Испытания показали, что оптимальные интенсивность съема материала и долговечность ворса достигаются при содержании абразивного порошка 15-25% по массе. Щетки с ворсом, содержащим абразивного порошка менее 15%, например 10%, дают удовлетворительное качество обработанной поверхности по шероховатости при низкой производительности. Щетки с ворсом, содержащим абразивного порошка более 25% по массе, например 30%, позволяют достичь высокой производительности обработки поверхности при обеспечении требуемого качества, однако долговечность таких щеток низкая из-за повышения хрупкости ворса, что приводит к его быстрому разрушению.
Совокупность признаков заявленного решения и их взаимосвязи позволяют осуществить упрощение конструкции щетки, повысить качество обработанной поверхности и производительность процесса обработки.
Щетка полимерно-абразивная для механической обработки деталей иллюстрируется чертежами, соответствующим частным случаям конкретного выполнения щеток:
фиг.1 - цилиндрическая щетка с креплением сменных секций планками;
фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;
фиг.3 - цилиндрическая щетка с креплением сменных секций в «ласточкин хвост»;
фиг.4 - сечение по Б-Б на фиг.3;
фиг.5 - торцовая щетка со сменными секциями в виде части кругового кольца, закрепленными трапецевидными планками;
фиг.6 - сечение В-В на фиг.5;
фиг.7 - торцовая щетка со сменными секциями в виде части кругового кольца, установленными в «ласточкин хвост»;
фиг.8 - сечение Г-Г на фиг.7;
фиг.9 - разрез по Д-Д на фиг.7;
фиг.10 - торцовая щетка с одной цельнолитой секцией;
фиг.11 - разрез по Е-Е на фиг.10.
Щетка полимерно-абразивная для механической обработки деталей состоит из следующих элементов (фиг.1 и 2): сменных секций 1 с Г-образным приливами, корпуса 2 цилиндрической щетки, планок прямоугольных 3, с помощью которых крепятся сменные секции 1 на корпусе 2, винтов 4 для крепления планок, контровочной проволоки 5.
На фиг.3 и 4 показана установка сменных секций 6 на корпусе 7 цилиндрической щетки в «ласточкин хвост». Для фиксации в осевом направлении сменных секций 6 установлены фланцы 8, которые крепятся болтами 9.
На фиг.5 и 6 показана торцовая щетка со сменными секциями 10 в виде части кругового кольца, закрепленными на корпусе 11 трапецевидными планками 12 с помощью винтов 4.
Торцовая щетка (фиг.7, 8 и 9) со сменными секциями 13 в виде части кругового кольца, установленными в «ласточкин хвост» на корпусе 14. Для фиксации сменных секций 13 в радиальном направлении установлены штифты 15.
На фиг.10 и 11 показана торцовая щетка с одной цельнолитой секцией 16, закрепленной на корпусе 17 резьбовой втулкой 18 и выступами 19, выполненными на корпусе 17.
Щетки полимерно-абразивные для механической обработки деталей работают следующим образом.
Щетка цилиндрическая с креплением сменных секций планками (фиг.1 и 2) состоящая из корпуса 2, на котором закреплены цельнолитые секции 1 с помощью планок 3 за Г-образные приливы винтами 4 с контровочной проволокой 5 для исключения самоотвинчивания винтов 4 в процессе работы, при вращении воздействует своими ворсинами на обрабатываемую поверхность центробежными силами и силами упругости материала ворсин. В связи с тем, что в материале ворсин содержатся абразивные частицы, осуществляется процесс резания материала детали. Наличие большого количества ворсин малого диаметра обеспечивает равномерное удаление материала на различных участках детали даже при сложной ее форме.
Щетка цилиндрическая с установкой сменных секций в «ласточкин хвост» (фиг.3 и 4) состоит из корпуса 7, выполненного в виде трубы, с пазами в форме «ласточкиного хвоста», в которые с натягом установлены секции 6. Фланцы 8 с отверстиями под оправку, установленные с двух сторон и стянутые болтами 9, обеспечивают надежное крепление сменных секций по торцовым поверхностям щетки.
Цилиндрические щетки предназначены для обработки плоских, цилиндрических, конических и фасонных поверхностей с целью уменьшения шероховатости, закругления острых кромок, удаления заусенцев и других финишных операций. При этом могут обрабатываться как наружные поверхности, так и поверхности отверстий.
Щетка торцовая со сменными секциями в виде части кругового кольца с параллельными боковыми сторонами 10 (фиг.5 и 6), состоящая из корпуса 11, на котором закреплены цельнолитые сменные секции 10 с помощью планок 12 трапецевидной формы за Г-образные приливы винтами 4, воздействует на обрабатываемую поверхность аналогично цилиндрическим щеткам, но только под действием упругиих сил материала ворсин. Поэтому торцовые щетки обеспечивают более тонкий процесс резания.
Кроме показанной на фиг.5 и 6 щетки со сменными секциями в виде части кругового кольца с параллельными боковыми сторонами торцовые щетки могут иметь сменные секции прямоугольной или трапецевидной формы, а также в виде части кругового кольца клиновидной формы.
Щетка торцовая со сменными секциями в виде части кругового кольца клиновидной формы 13 (фиг.7, 8 и 9) состоит из корпуса 14 с пазами в виде «ласточкиного хвоста», в которые с натягом установлены сменные секции 13 и зафиксированы штифтами 15 по одному или по двум торцам (на фиг.7 показана фиксация по одному торцу).
Кроме показанной на фиг.7, 8 и 9 щетки со сменными секциями в виде части кругового кольца клиновидной формы торцовые щетки могут иметь сменные секции прямоугольной или трапецевидной формы, а также в виде части кругового кольца с параллельными боковыми сторонами.
Торцовые щетки предназначены для обработки плоских поверхностей с целью уменьшения шероховатости, закругления острых кромок, удаления заусенцев, снятия старой краски при ремонте изделий и других финишных операций.
Щетка торцовая с одной цельнолитой сменной секцией (фиг.10 и 11), состоящая из корпуса 17, на котором закреплена цельнолитая сменная секция 16 с помощью резьбовой гайки 18 за Г-образный прилив на сменной секции, а для обеспечения надежности фиксации сменной секции на корпусе 17 предусмотрены выступы 19, отличается от показанных на фиг.5, 6, 7, 8 и 9 тем, что на ней может быть создана большая плотность ворса. Кроме того такая щетка может быть изготовлена малого диаметра для обработки узких пазов.
Таким образом, предложенная щетка полимерно-абразивная для механической обработки деталей конструктивно более проста по сравнению с прототипом в цилиндрическом исполнении, а также по сравнению с аналогом в торцовом исполнении и позволяет обеспечить более высокое качество обработанной поверхности и более высокую производительность процесса обработки.