Оправка шлифовальная

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области обработки материалов, в частности, к устройствам для абразивной обработки. Применяется в профессиональной деятельности и в быту для закрепления на ней шлифовальной ленты и передачи вращательного движения от приводного устройства к шлифовальной ленте. Может быть использована в процессе абразивной обработки для придания предмету или его детали необходимых размеров, запланированной формы, гладкости и чистоты поверхности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известен патент GB 2463060 А МПК B24D 9/02, опубликован 03.03.2010. Изобретение представляет собой шлифовальное устройство, которое содержит цилиндрический шлифовальный барабан, имеющий шлицы на своей внешней поверхности, и отдельную цилиндрическую крышку, выполненную из эластомерного материала, которая содержит шлицы на своей внутренней поверхности.
Изобретение предлагает сплошной барабан, который будет приводить в движение отдельную мягкую крышку, которая не закреплена постоянно на сплошном барабане, а приводится во вращение при помощи зацепляющихся зубьев или шлицев. Замена крышки осуществляется снятием старой крышки с барабана и надеванием новой крышки.
Недостатком данного изобретения является то, что на сравнительно низкой частоте вращения нарушается контакт между мягкой крышкой и шлифовальной лентой. Ненадежная фиксация шлифовальной ленты приводит к проворачиванию мягкой крышки относительно шлифовальной ленты и снижению качества обработки. Только сравнительно высокие частоты вращения обеспечивают достаточное увеличение диаметра мягкой крышки и достижение надежного соединения мягкой крышки и шлифовальной ленты для обеспечения требуемого качества обработки. При этом высокие частоты вращения не всегда допустимы для обработки отдельных материалов, например, таких как дерево, алюминий.
Из уровня техники известен опорный цилиндр, который опубликован на сайте: https://www.bosch-professional.com/ru/ru/opornye-cilindry-dlya-shlifvalikov-dlya-shhetochnyx-shlifoval-nyx-mashin-2893928-ocs-ac/ (дата обращения к сайту: 16.11.2021 г.). Опорный цилиндр представляет собой металлический патрон и резиновый барабан, соединенные между собой. В процессе работы под воздействием центробежной силы барабан увеличивается в диаметре и удерживает на себе шлифовальную ленту. Опорный цилиндр используется при работе с металлами.
Недостатком данного опорного цилиндра является наличие прорезей на контактной поверхности резинового барабана. Шлифовальная лента при ее прижиме к обрабатываемой поверхности стремится повторить форму таких прорезей, что приводит к образованию на обрабатываемой поверхности дефектов, например, волнистости, и снижению качества обработанной поверхности в целом. Другим недостатком опорного цилиндра является использование в резиновом барабане только прямоугольно-овальных сквозных отверстий. Данный недостаток не позволяет резиновому барабану достаточно расширяться в диаметре и надежно фиксировать шлифовальную ленту на сравнительно низкой частоте вращения опорного цилиндра. Под сравнительно низкой частотой вращения понимается частота вращения опорного цилиндра до 2500 оборотов в минуту. Именно поэтому данный опорный цилиндр, как указывает источник, применяется только для обработки металлов и с высокой частотой вращения опорного цилиндра до 4800 оборотов в минуту.
Из уровня техники известен резиновый барабан для шлифовального рукава, который опубликован на сайте: https://messer.su/collection/osnovaniya-dlya-shlifovalnyh-rukavov/product/baraban-rezinovyy-dlya-shlifovalnogo-rukava-zakrytyy-paz-90h100mm-posadka-19-mm?product_id=192679128 (дата обращения к сайту: 16.11.2021 г.). Резиновый барабан для шлифовального рукава представляет собой металлический патрон и резиновый барабан соединенные между собой. В процессе работы под воздействием центробежной силы барабан увеличивается в диаметре и удерживает на себе шлифовальный рукав. Применяется для шлифовки плоских поверхностей.
Недостатком данного резинового барабана для шлифовального рукава является использование в резиновом барабане только прямоугольно-овальных сквозных отверстий. Данный недостаток не позволяет резиновому барабану достаточно расширяться в диаметре, что приводит к ненадежной фиксации шлифовальной ленты на сравнительно низкой частоте вращения резинового барабана для шлифовального рукава и снижению качества обработки поверхностей разной формы. Под сравнительно низкой частотой вращения понимается частота вращения резинового барабана для шлифовального рукава также до 2500 оборотов в минуту.
Резиновый барабан для шлифовального рукава взят в качестве наиболее близкого аналога, недостатки которого устраняет заявляемое техническое решение.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технической задачей является повышение качества обработки за счет надежного соединения барабана и шлифовальной ленты.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, является создание надежного соединения барабана и шлифовальной ленты.
Технический результат достигается использованием шлифовальной оправки, содержащей вал, соединенный с барабаном из эластомерного материала, отличающейся тем, что поверхность барабана, предназначенная для контакта со шлифовальной лентой, выполнена гладкой, в основании барабана выполнены прямоугольно-овальные сквозные отверстия и круглые сквозные отверстия, предназначенные для увеличения диаметра барабана при вращении под действием центробежной силы в процессе работы.
Шлифовальная оправка совмещает в себе основные функции, а именно: надежная фиксация шлифовальной ленты в процессе использования изделия и возможность обработки изделий с различными формами поверхностей на сравнительно низкой частоте вращения шлифовальной оправки. Дает возможность обрабатывать материалы, например: дерево, пластмассы, резина, полимеры, полиуретаны, которые при высокой частоте вращения под воздействием высоких температур подвержены образованию дефектов, например прижога, приводящих к браку обрабатываемого изделия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 изображена оправка шлифовальная.
На фиг. 2 изображена оправка шлифовальная с шлифовальной лентой.
На фиг. 1 указаны следующие позиции:
1 - вал;
2 - барабан;
3 - прямоугольно-овальные сквозные отверстия;
4 - круглые сквозные отверстия;
5 - контактная поверхность.
На фиг. 2 указаны следующие позиции:
1 - вал;
2 - барабан;
3 - прямоугольно-овальные сквозные отверстия;
4 - круглые сквозные отверстия;
6 - шлифовальная лента.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Далее подробно описаны все составляющие настоящей полезной модели со ссылкой на чертежи и указанные на них ссылочные позиции для более полного понимания объема и всех технических аспектов заявленного технического решения специалистом в уровне техники.
На фиг. 1-2 изображена заявленная оправка шлифовальная.
Оправка шлифовальная состоит из вала 1 и барабана 2. В качестве материала изготовления барабана 2 может быть использован эластомер.
Для обработки различных материалов были подобраны три варианта твердости барабана 2. Соотношение необходимой твердости барабана 2 и частоты вращения барабана 2 подобраны экспериментальным путем для обработки определенных материалов с целью обеспечения надежного соединения шлифовальной ленты 6 и барабана 2.
Так для финишного шлифования цветных, нержавеющих, медицинских, сталей и сплавов, титана, композитов, кости, стекла, дерева может быть использована оправка шлифовальная с твердостью барабана 2 35-40 единиц по Шору А, при этом для надежного соединения шлифовальной ленты 6 и барабана 2 достаточной является частота вращения барабана 2 от 1900 оборотов в минуту.
Для шлифования цветных, нержавеющих, медицинских, специальных сталей и сплавов, титана, композитов, кости, стекла может быть использована оправка шлифовальная с твердостью барабана 2 45-50 единиц по Шору А, при этом для надежного соединения шлифовальной ленты 6 и барабана 2 достаточной является частота вращения барабана 2 от 2100 оборотов в минуту.
Для шлифования черных, конструкционных, термообработанных сталей и сплавов, чугуна может быть использована оправка шлифовальная с твердостью барабана 2 60-65 единиц по Шору А, при этом для надежного соединения шлифовальной ленты 6 и барабана 2 достаточной является частота вращения барабана 2 от 2400 оборотов в минуту.
Барабан 2 с подобранной твердостью эластомера позволяет проводить обработку изделий, формы поверхностей которых обладают такими свойствами, как непрямолинейность, неплоскостность, вогнутость или выпуклость.
Контактная поверхность 5 является гладкой. Это позволяет шлифовальной ленте 6 плотно прилегать ко всей плоскости контактной поверхности 5. Оправка шлифовальная с шлифовальной лентой при обработке материала прижимается к нему. При наличии на контактной поверхности 5 прорезей шлифовальная лента 6 при ее прижиме к обрабатываемой поверхности стремится повторить форму таких прорезей, что приводит к образованию на обрабатываемой поверхности дефектов, например, волнистости, и снижению качества обработанной поверхности в целом.
В основании барабана 2 выполнены прямоугольно-овальные сквозные отверстия 3 и круглые сквозные отверстия 4, предназначенные для увеличения диаметра барабана 2 при вращении под действием центробежной силы в процессе работы.
Использование двух видов отверстий обусловлено соблюдением баланса между способностью барабана 2 к изменению диаметра для обеспечения надежного соединения с шлифовальной лентой 6 при работе и сохранением прочностных свойств барабана 2. На основании проведенных экспериментов эмпирическим путем было установлено, что наличие именно комбинации прямоугольно-овальных сквозных отверстий 3 и круглых сквозных отверстий 4 приводит к необходимому расширению барабана 2 при наименьшей скорости вращения, что обеспечивает надежное соединение между барабаном 2 и шлифовальной лентой 6 и как следствие достижению технического результата. Указанное на фиг. 1-2 расположение прямоугольно-овальных сквозных отверстий 3, обеспечивает требуемую жесткость контактной поверхности 5. Указанное на фиг. 1-2 расположение круглых сквозных отверстий 4 позволяет обеспечить достаточное расширение барабана 2 для надежной фиксации шлифовальной ленты 6.
Кроме того, при испытаниях установлено: использование в барабане 2, например, комбинации или отдельных отверстий в виде ромба, трапеции, треугольника снижает прочность шлифовальной оправки, так как данные фигуры имеют острые углы, которые в первую очередь подвержены разрыву под действие центробежной силы, в случае появления разрыва повышается вероятность изменения исходной формы барабана 2 и образования дефектов на обрабатываемой поверхности.
Таким образом, расположение именно комбинации прямоугольно-овальных сквозных отверстий 3 и круглых сквозных отверстий 4, указанных на фиг. 1-2, позволяет обеспечить соблюдение баланса прочности барабана 2 и способности барабана 2 при увеличении в диаметре надежно удерживать шлифовальную ленту 6 под воздействием центробежной силы на сравнительно низких частотах вращения. Под сравнительно низкими частотами вращения шлифовальной оправки понимается частота вращения до 2500 оборотов в минуту.
Частота вращения шлифовальной оправки напрямую влияет на качество обработки поверхности.
С повышением частоты вращения обрабатываемое изделие подвергается воздействию большого количества теплоты, выделяемого при трении, которое возникает между шлифовальной лентой 6 и обрабатываемой поверхностью. При испытаниях установлено, что такие материалы, например, как пластмасса, дерево, нержавеющая сталь подвержены деформации или разрушению под воздействием высокой температур из-за высокой частоты вращения шлифовальной оправки. В частности, дерево может воспламеняться, пластмасса может деформироваться, а нержавеющая сталь изменить цвет. Это является прямым доказательством ухудшения качества обработанных изделий.
Таким образом, обработка материалов на сравнительно низкой частоте вращения шлифовальной оправки позволяет избежать выделения большого количества теплоты и как следствие снижения качества обработанной поверхности.
Непосредственно наличие прямоугольно-овальных сквозных отверстий 3 и круглых сквозных отверстий 4, а также их взаимное расположение в совокупности даже при сравнительно низкой частоте вращения шлифовальной оправки позволяет создать надежное соединения барабана и шлифовальной ленты для качественной обработки материалов.
Снижение частоты вращения шлифовальной оправки позволяет снизить температуру в зоне резания и значительно расширить диапазон обрабатываемых материалов с использованием данной шлифовальной оправки.
Крепление шлифовальной оправки осуществляется с помощью вала 1, который устанавливается, например, в трехкулачковый патрон. В качестве абразивного инструмента используется шлифовальная лента 6 с различными видами, типами нанесения и степенями зернистости абразива.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Для работы необходимо установить шлифовальную оправку в приводное устройство, например, в дрель или в шуруповерт с трехкулачковым самоцентрирующим патроном. Кулачки плотно фиксируются на поверхности вала 1. Шлифовальная лента 6 надевается на барабан 2. Вращательное движение передается от трехкулачкового самоцентрирующего патрона к шлифовальной оправке через вал 1, барабан 2 увеличивается в диаметре под воздействием центробежной силы и надежно удерживает шлифовальную ленту 6.
После прекращения передачи вращательного движения на вал 1 барабан 2 принимает исходные размеры. Шлифовальная оправка извлекается из патрона, шлифовальная лента 6 снимается с барабана 2.
Предусмотрена замена шлифовальной ленты 6 в процессе обработки. Причинами для замены шлифовальной ленты 6 могут быть: износ или смена требований к обрабатываемой поверхности. В таком случае допускается не извлекать шлифовальную оправку из трехкулачкового самоцентрирующего патрона, а только остановить вращение инструмента и выполнить замену.