УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ И ЗАЧИСТКИ Российский патент 2007 года по МПК B24D13/14 

Устройство относится к области машиностроения, а именно к абразивному инструменту, и может быть использовано для зачистки, шлифования и полирования поверхностей деталей и узлов. Известно устройство «Лепестковый абразивный круг», на ступице которого плотно установлены изогнутые лепестки абразивной шкурки, удерживаемые в изогнутом состоянии посредством упругих элементов фиксации, расположенных на боковых поверхностях круга, где элементы фиксации выполнены в виде равномерно расположенных нескольких полос, изогнутых в направлении, обратном изгибу лепестков, и соединенных на каждой боковой поверхности круга кольцом, при этом элементы фиксации выполнены из материала с адгезионной способностью к материалу лепестков, а элементы фиксации расположены на одной из боковых сторон круга со смещением относительно элементов фиксации, расположенных на другой боковой стороне, а кольца размещены на расстоянии от ступицы круга не более 1/3 радиуса круга, упругий фиксатор выполнен из синтетического уретанового каучука (аналог), описание к авторскому свидетельству СССР №1576300, МПК В24D 13/04 «Лепестковый абразивный круг», авт. В.А.Чернобровкин, А.П.Мезенцев, И.Д.Благоразумова, Е.А.Письменская, с приоритетом 06.04.1988 г., опубликовано 07.07.1990 г., бюл. №25.

Недостатки: этим инструментом можно обрабатывать только плоские поверхности, захватывая узкую полосу, что значительно снижает производительность процесса.

Наиболее близким техническим решением из известных является «Лепестковый шлифовальный круг», описание к а.с. СССР №1703433, В24D 13/02 с приоритетом от 12.01.1989 г., авт. А.И.Востряков, Н.Перов, опубликовано 07.01.1992 г., бюл. №1 (прототип), рабочая поверхность которого выполнена в виде закрепленных веерообразно лепестков из шкурки с абразивом, где лепестки расположены из условия образования усеченного конуса. При этом абразив на шкурке расположен внутри упомянутого конуса, а лепестки скреплены между собой клеевой композицией в зоне меньшего основания усеченного конуса.

Недостатки: данным инструментом можно обрабатывать только плоские поверхности, захватывая узкую полосу, что значительно снижает производительность процесса, при повышенных оборотах возможно разрушение инструмента.

При обработке выпуклых криволинейных поверхностей образуется узкая полоса обработки, а при вогнутых - более широкая, что не позволяет получать стабильную величину зоны обработки поверхности со знакопеременной кривизной.

Конструкция состоит из отдельных лепестков, собранных таким образом, что предыдущий лепесток перекрывает последующий, что не дает возможности полного контакта поверхности лепестка с обрабатываемой деталью. Кроме того, усилие прижатия собранного из лепестков инструмента гораздо меньше, чем у предлагаемого устройства, где рабочее эластичное основание является монолитом.

Технический результат: расширение технологических возможностей за счет обработки поверхностей различной кривизны, повышение надежности, качества, производительности, безопасности устройства, повышение долговечности.

Поставленная задача реализуется посредством того, что устройство, содержащее эластичный абразивный рабочий элемент в виде полого усеченного конуса и установленный в кольцевой выточке, образованной по периметру с внутренней стороны эластичного основания, имеет внутренние радиальные пазы, расположенные соосно с внутренними радиальными короткими и длинными чередующимися между собой пазами эластичного основания, причем эластичное основание выполнено в виде чаши с расположенными по периметру на внешней поверхности бобышками с пазами и внешними радиальными пазами, где последние смещены относительно внутренних радиальных коротких и длинных пазов в шахматном порядке. Сверху эластичного основания установлена лепестковая пружинная шайба в виде полого усеченного конуса с отогнутыми по периферии внутрь концами, установленными в пазы бобышек. Такое конструктивное решение дает возможность охвата наиболее широкой зоны обработки, особенно выпуклых поверхностей, расширяет технологические возможности обработки деталей различной кривизны, повышает производительность и качество обрабатываемых деталей. Расположение внешних и внутренних пазов в шахматном порядке относительно друг друга также способствует увеличению гибкости устройства.

Разная длина внутренних радиальных пазов обусловлена необходимостью сохранения целостности эластичного основания с обеспечением достаточной прочности (надежности) и гибкости устройства.

Лепестковая пружинная шайба в виде усеченного конуса с лепестками, концы которых отогнуты внутрь и установлены в пазы бобышек, способствует плотному прилеганию эластичного основания с абразивным рабочим элементом в виде усеченного конуса к обрабатываемой поверхности, что увеличивает усилие прижатия при обработке; это повышает качество и производительность обработки при увеличении оборотов устройства. Увеличивать обороты устройства позволяет наличие лепестковой шайбы с отогнутыми внутрь концами лепестков. Под действием центробежных сил эластичное основание меняет свои геометрические параметры в пространстве и не обеспечивает желаемого прилегания абразивного рабочего элемента к обрабатываемой поверхности, а наличие пружинной лепестковой шайбы, расположенной на внешней поверхности эластичного основания, за счет своих пружинных свойств и изогнутых по периферии внутрь концов лепестков этот дефект устраняет. Имея значительно меньший вес, чем эластичное основание, и более высокие прочностные свойства наряду с конструктивными особенностями, в том числе и отогнутыми внутрь концами лепестков, пружинная шайба удерживает эластичное основание в заданных геометрических параметрах при работе устройства на повышенных оборотах приводного двигателя. Это исключает разрушение устройства, повышает его долговечность, безопасность, повышает качество обрабатываемых деталей, придает надежность устройству.

Эластичное основание, изготовленное в виде чаши с расположенными по периметру на внешней поверхности бобышками с пазами, обеспечивает постоянство положения лепестков лепестковой пружинной шайбы по отношению к пазам, обеспечивая постоянство гибкости устройства. Бобышки, расположенные на внешней поверхности эластичного основания, в пазы которых установлены лепестки лепестковой пружинной шайбы, необходимы для того, чтобы исключить осевое произвольное смещение лепестковой пружинной шайбы относительно эластичного основания в процессе обработки.

Такая взаимосвязь и форма исполнения элементов устройства реализуют поставленную задачу.

На фиг.1 изображен вид сбоку на устройство.

На фиг.2 изображено устройство в разрезе.

На фиг.3 изображен выносной элемент 1 эластичного основания устройства без рабочего элемента в увеличенном виде.

На фиг.4 изображен вид устройства сверху.

На фиг.5 изображен вид устройства снизу.

Устройство для шлифования и зачистки содержит эластичный абразивный рабочий элемент 1, выполненный в виде усеченного конуса.

Эластичный абразивный рабочий элемент 1 установлен в кольцевой выточке 2, образованной по периметру с внутренней стороны эластичного основания 3 и имеет внутренние радиальные пазы 4, расположенные соосно с внутренними радиальными короткими и длинными чередующимися между собой пазами 5, 6, выполненными на эластичном основании 3, причем эластичное основание 3 изготовлено в виде чаши с расположенными по периметру на внешней поверхности бобышками 7 с пазами 8 и внешними радиальными пазами 9, которые смещены относительно внутренних радиальных коротких и длинных пазов 5, 6 в шахматном порядке, а сверху эластичного основания 3 расположена лепестковая пружинная шайба 10 в виде полого усеченного конуса с отогнутыми по периферии внутрь концами 11 лепестков, установленными в пазы 8 бобышек 7.

Устройство предназначено для шлифования и зачистки поверхностей различной кривизны.

Устройство подводится к обрабатываемой поверхности таким образом, чтобы его ось находилась под заданным углом к вертикали или горизонтали обрабатываемой поверхности и с усилием, которое бы обеспечивало заданную величину поверхности контакта переднего или заднего сектора эластичного абразивного рабочего элемента 1, установленного в кольцевой выточке 2, образованной по периметру с внутренней стороны эластичного основания 3 с обрабатываемой поверхностью. Эластичный рабочий элемент имеет внутренние радиальные пазы 4, расположенные соосно с внутренними радиальными короткими и длинными чередующимися между собой пазами 5, 6 эластичного основания 3.

Величина усилия прижатия подбирается таким образом, чтобы гарантировать такой охват эластичным абразивным рабочим элементом 1 криволинейной обрабатываемой поверхности, при котором ширина обрабатываемой полосы была бы наибольшей. Увеличение гарантированного и надежного охвата криволинейных поверхностей обеспечивается, помимо собственной эластичности материала эластичного основания 3 и гибкости эластичного абразивного рабочего элемента 1, наличием внешних радиальных пазов 9 и внутренних радиальных коротких и длинных пазов 5, 6.

Внешние радиальные пазы 9 расположены (в плане) к внутренним радиальным коротким и длинным пазам 5, 6 в шахматном порядке и придают устройству дополнительную гибкость, которая необходима для эффективной обработки криволинейных поверхностей, особенно поверхностей со знакопеременной кривизной. При обработке выпуклой поверхности происходит более плотное прилегание нижней поверхности устройства к обрабатываемой детали за счет сужения внутренних радиальных коротких пазов 5, 6 и расширения внешних радиальных пазов 9. При обработке вогнутой поверхности происходит обратная картина. Если обрабатывается поверхность со знакопеременной кривизной, то процесс сужения и расширения всех пазов (внешних радиальных пазов 9, внутренних радиальных коротких и длинных пазов 5, 6, внутренних радиальных пазов 4 на абразивном рабочем элементе) происходит самопроизвольно, не прерывая движения подачи и частоты вращения устройства, как бы происходит имитация обработки рукой человека. Наличие внутренних радиальных коротких и длинных пазов 5, 6 разбивает нижнюю рабочую поверхность устройства на ряд рабочих межпазовых секторов. Внешние радиальные пазы 9 придают устройству за счет такой конструкции повышенную гибкость. Такая конструктивная комбинация обеспечивает целостность устройства и повышенную гибкость, которая в сочетании с большим количеством межпазовых секторов, участвующих одновременно в обработке поверхности, повышает эффективность процесса и таким образом появляется возможность увеличить ширину обрабатываемой полосы поверхности и надежность прилегания эластичного абразивного рабочего элемента 1 к обрабатываемой поверхности, повышаются производительность и качество обработки. Сверху эластичного основания 3 расположена лепестковая пружинная шайба 10 в виде полого усеченного конуса с отогнутыми по периферии внутрь концами, установленными в пазы бобышек. В свободном, нерабочем положении, пружинная шайба не оказывает давления на эластичное основание 3 и на эластичный абразивный рабочий элемент 1, но как только устройству придается рабочее усилие, которое деформирует наклоненную эластичную часть устройства, прижимая его к обрабатываемой поверхности, обеспечивая тем самым заданную ширину полосы обработки и необходимое гарантированное усилие резания, концы 11 лепестковой пружинной шайбы 10, находящиеся в зоне деформации, отгибаются и адекватным реактивным усилием обеспечивают дополнительное прижимное усилие. В этот период противоположная часть устройства и боковые его части, не испытывающие рабочее усилие, находятся в спокойном состоянии. Они нагружаются и участвуют в процессе циклично частоте вращения устройства. При этом усилие и эластичность эластичного основания 3 и пружинящие свойства лепестковой пружинной шайбы 10 обеспечивают постоянство прижатия устройства к обрабатываемой поверхности.

Выполненная из стали и по форме эластичного основания 3 лепестковая пружинная шайба 10 обеспечивает эластичному основанию и устройству в целом постоянство геометрических параметров в процессе работы, которое нарушилось бы под действием центробежных сил, т.к. эластичный материал не способен выдерживать возрастающие центробежные силы, возникающие на повышенных оборотах.

Большие обороты, более 1500 об/мин, способны разрушить эластичное основание 3 в отсутствие лепестковой пружинной шайбы 10.

Располагаясь сверху эластичного основания 3 и охватывая отогнутыми концами 11 лепестковой пружинной шайбы периферийную зону эластичного основания 3 и эластичного абразивного рабочего элемента 1, лепестковая пружинная шайба 11 воспринимает на себя все деформационные усилия эластичного основания 3, возникающие от центробежных сил. Обладая значительным пределом прочности, лепестковая пружинная шайба предохраняет устройство от разрушения и обеспечивает надежную, устойчивую, безопасную работу устройства и долговечность устройства. Размещение концов 11 лепестковой пружинной шайбы 10 в пазах 8 бобышек 7 не позволяет смещаться лепестковой пружинной шайбе 10 относительно эластичного основания 3 в процессе обработки, тем самым сохраняя постоянное требуемое заданное взаимное расположение их, которое требуется для обеспечения общей гибкости и эластичности устройства.

В результате оригинальной конструкции всех элементов и их взаимосвязи между собой производительность повышается в 2-3 раза, долговечность - в 5-6 раз. Качество повышается на 50%, безопасность увеличивается в 5 раз по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента для шлифования и зачистки поверхностей деталей машин. Эластичный абразивный рабочий элемент выполнен в виде полого усеченного конуса и установлен в кольцевой выточке, образованной по периметру эластичного основания с внутренней стороны. Упомянутый элемент имеет внутренние радиальные пазы, расположенные соосно с внутренними радиальными короткими и длинными чередующимися между собой пазами, выполненными на эластичном основании. Последнее изготовлено в виде чаши с расположенными по периметру на внешней поверхности бобышками с пазами и внешними радиальными пазами. Внешние радиальные пазы смещены относительно внутренних радиальных коротких и длинных пазов в шахматном порядке. Сверху эластичного основания расположена лепестковая пружинная шайба в виде полого усеченного конуса с отогнутыми по периферии внутрь концами, установленными в пазах бобышек. Такая конструкция расширяет технологические возможности за счет обеспечения обработки поверхностей различной кривизны, а также повышает надежность и безопасность устройства и производительность и качество обработки. 5 ил.

Устройство для шлифования и зачистки, содержащее эластичный абразивный рабочий элемент, выполненный в виде полого усеченного конуса, отличающееся тем, что эластичный абразивный рабочий элемент установлен в кольцевой выточке, образованной по периметру эластичного основания с внутренней стороны, и имеет внутренние радиальные пазы, расположенные соосно с внутренними радиальными короткими и длинными чередующимися между собой пазами, выполненными на эластичном основании, которое изготовлено в виде чаши с расположенными по периметру на внешней поверхности бобышками с пазами и внешними радиальными пазами, при этом последние смещены относительно внутренних радиальных коротких и длинных пазов в шахматном порядке, а сверху эластичного основания расположена лепестковая пружинная шайба в виде полого усеченного конуса с отогнутыми по периферии внутрь концами, установленными в пазах бобышек.