Иглофреза Советский патент 1992 года по МПК A46B7/10 

Изобретение относится к инструментам для удаления с поверхностей металлов шлака, ржавчины, окалины, заусенцев, для резания металлов.

Цель изобретения - повышение долговечности.

На фиг.1 изображена предлагаемая иг- лофреза с разрезом, общий вид; на фиг.2 то же, вид с торца; на фиг.З - то же, с расположением пазов на рабочей поверхности под углом к оси вращения.

Иглофреза содержит втулку 1 с установленными на ней кольцеобразными держателями 2-4, несущими огибающие их U-образные пучки ворса 5 из стальной пружинной проволоки с коэффициентом плотности в пределах 0,785 - 0,890, и расположенные на противоположных концах втулки 1 прижимные фланцы 6. При зтом кольцеобразные держатели 2-4 имеют различные радиусы наружной поверхности, величины которых, начиная от кольцеобразного держателя 4, проходящего через вертикальную ось симметрии иглофрезы, до радиусов крайних по длине втулки 1 кольцеобразных держателей 2, расположены в порядке убы- вающей арифметической прогрессии, а радиус кольцеобразного держателя 4, проходящего через вертикальную ось симметрии иглофрезы, меньше расстояния от оси вращения иглофрезы до основания кольцевого выступа фланца 6 в зоне зажима рабочих концов ворса 5 на одну - три величины разном прогрессии. Внутренняя сторона кольцевого выступа фланца 6, обращенная л проволочному ворсу 5, вы- полнена в виде двугранной конической поверхности. При этом ребро этих граней расположено от рабочей поверхности иглофрезы на расстоянии, равном свободной длине рабочих проволочных элементов ворса 5, для ограничения поперечного отклонения проволочного ворса в процессе работы. Между гранью конической поверх ности кольцевого выступа фланца 6, обра щеь-ной к периферии иглофрезы, и боковой конической поверхностью проволочного ворса 5 имеется зазор с углом р 1 - 3°, вершина которого находится на ребре двугранной конической поверхности кольцево- го выступа фланцев б, контактирующем с боковой конической поверхностью проволочного ворса 5. Твердость проволочных элементов ворса 5 выше твердости кольцеобразных держателей 2 4. Разделяющие рабочую поверхность проволочного ворса 5 пазы 7 имеют форму полукруга, равную глубину, равномерный шаг по периметру и могут бить расположены как параллельно оси ЕГращения мглолрезы так и под углом к оси вращения.

Пр1 . ,том оот .ошеиие свободной ли- ны i проволочных эпемснто1 ворса 5, расположенных но Нс.и лонным поверхности пазов Т и найме, i-iuero радиуса инерции i попер. .ного сечения проволочных элементов ньходкгся в пределах 50 - lOO. Величины рэдиусоч рабочей поверхности проволочного ворса 5, ребра двугранной конической поверхности кольцевого выступа фланцев 6, основания кольцевого выступа фланцев 6, периферийной поверхности крайних по длине втулки 1 кольцеобразных держателей 2 и ширина рабочей поверхности пооволочного ворса 5, в сечении проволочного ворса 5 между ребрами двугранных

конических поверхностей кольцевых высту- поз фланцев 6, в сечении у основания кольцевых выступов фланцев бив сечении у периферийной поверхности крайних по длине втулки 1 кольцеобразных держателей 2 определяются соотношением

|)2ш |)у я(|;

0,785

т(|)2т gffim 2лгЯВ 2yrRiBi 2ttR2B2

яфт

тт 0,890

2лгН3{Вз -2 Ъ -(1 -Т6) d }

i де 0, /85 к 0,890 - коэффмциен гы плотное и проволочного ворса;

71 3,14 -- отношение длины окружности к диаметру;

d - диаметр проволочных элементов ворса, мм;

m - общее число проволочных элемен тов на поверхности выступов и поверхности пазов;

R,Ri,R2,R3 радиусы рабочей поверхности проволочного ворса, ребра двугранной конической поверхности кольцевого выступа фланцев, основания кольцевого выступа фланцев, периферийной поверхности крайних по длине втулок кольцеобразных держателей соответственно, мм;

В,В1,В2,Вз ширина рабочей поверхности проволочного ворса, в сечении проволочного ворса между ребрами двугранных конических поверхностей «эльцевых выступов фланцев, в сечении у основания кольцевых выступов фланцев и в сечении у периферийной поверхности крайних по длине втулки кольцеобразных держателей соответственно, мм;

г - число кольцеобразных держателей в наборе проволочного ворса;

in - толщина кольцеобразных держателе -I до сборки и опрессовки иглофрезы, мм.

Указанное соотношение выведено из условия равенства площадей рабочей гчо- jxHObi / проволочного зорса и его сечений.

Толщина h кольцеобразных держателей до сЬорки и опрессовки мглофрези должны быть болыме двух наименьших ко(п руктив недопустимых радиусов гк гиба U образных проволочных элементов н& величину примерно одного диаиетрг и провол 1чного эле мета. Это необходимо для тог-., чтобы rip/ сборке и опреесовке иглсФрезы I иОразньп проволочные элементы ,с ли п or swc-c а/ ав /оагься з боковьс . ивер -ости

цеобразных держателей на глубину, примерно равную 0,05 - 0,5 d с каждой стороны. При гибке U-образных проволочных элементов их технологический радиус гиба гт должен быть больше наименьшего конструктивно допустимого радиуса гиба Гк и соответственно больше половины принятой толщины h кольцеобразного держателя.

При коэффициенте плотности проволочного ворса, т.е. отношении суммы площадей торцов всех проволочных элементов ворса иглофрезы к занимаемой им площади на периферийной поверхности, равном 0,785, проволочные элементы могут располагаться правильными рядами по осям и соприкасаться между собой. Число 0,785 характеризует отношение площади вписанного круга к площади описанного прямоугольника (квадрата). При расположении двух соседних рядов проволочных элементов в шахматном порядке и соприкасании проволочных элементов между собой коэффициент плотности будет равен 0,837 (определяется геометрическим построением и расчетом). При увеличении числа рядов проволочных элементов, расположенных в шахматном порядке, коэффициент плотности соответственно повышается до 0,856 гри трех рядах проволочных элементов, до 0,866 при четырех рядах, до 0,872 при пяти рядах, до 0,885 при одиннадцати рядах, до 0,890 при двадцати рядах и т.д. При расположении проволочных элементов в шахматном порядке и соприкасании их между собой они не имеют зазоров, позволяющих им перемещаться один относительно другого и упруго изгибаться. При рабочей поверхности иглофрезы, состоящей по ширине более чем из 20 рядов проволочных элементов и имеющей общий коэффициент плотности проволочного ворса 0,890, проволочные элементы могут соприкасаться между собой и вместе с тем будут иметь зазоры, позволяющие им отклоняться в стороны один от другого и упруго изгибаться в процессе работы

В расчетах на устойчивость стальных стержней по формуле Эйлера их гибкость должна составлять А /г 1/1 100 - 200, где А- гибкость стержня, /и - коэффициент приведения длины, I - длина стержня, i - наименьший радиус инерции поперечного сечения стержня. Для консольно закрепленного стержня коэффициент приведения длины fi 2. Тогда для стальных проволочных элементов ворса иглофрезы А 2l/i 100-200или1/1 50- 100.

В качестве ворса иглофрезы применяется проволока стальная углеродистая пружинная по ГОСТ 9389:75, изготовленная, например, из стали марки 65 Г по ГОСТ

1050-74, или проволока стальная легированная пружинная по ГОСТ 14963-78, изготовленная из стали марок 51ХФА, 60С2А, 65С2ВА, 70СЗА по ГОСТ 14959-79.

Применяется проволока диаметром

0 0,56 мм, а также диаметром 0,5, 0,63 и 0,7 мм.

В качестве материала кольцеобразных держателей применяется малоуглеродистая сталь, например сталь марки 20, а также

5 бронза, латунь, алюминиевые сплавы и т.п. Пазы полукруглого профиля на рабочей поверхности проволочного ворса иглофрезы получают путем шлифования после сборки иглофрезы.

0 Благодаря тому, что разделяющие рабочую поверхность проволочного ворса иглофрезы пазы имеют форму, полукруга, равную глубину, равномерный шаг по периметру, а соотношение свободной длины проволоч5 ных элементов ворса, расположенных по на- клонным поверхностям пазов, и наименьшего радиуса инерции поперечного сечения проволочных элементов находится в пределах 50 - 100, обеспечивается

0 упругое поджатие крайних рядов рабочих участков проволочного ворса и предотвращение их пластического деформирования в процессе работы, уменьшение разновысот- ности неровностей профиля формируемой

5 поверхности металла и следов их поверхностной пластической деформации, улучшение условий отвода тепла и удаления микростружки из рабочей зоны, что в конечном итоге повышает долговечность прово0 лочного ворса и качества обработки.

Благодаря определенному соотношению величин радиусоз рабочей поверхности проволочного ворса, ребра двугранной конической поверхности кольцевого выступа

5 прижимных фланцев, основания кольцевого выступа фланцев, периферийной поверх- Hoc rf крайних по длине втулки кольиесб} азнь,х держателей и ширины рабочей поверхности проволочного ворсг, в

0 сечении проволочного ворса межд/ ребрь ми двугранных конических поверхностей кольцевых выступов фланцев, в сечении у основания кольцевых выступов фланцев и в сечении у периферийной поверхности край5 них по длине втулки кольцеобразных деталей обеспечивается равномерная плотность проволочного ворса в пределах оптимальных значений коэффициента плотности, составляющих 0,785 - 0,890, при которых проволочные элементы ворса соприкасаются между собой и имеют зазоры, позволяющие им упруго изгибаться в процессе работы, образовывать рабочие углы и режущие кромки, что в итоге повышает долговечность проволочного ворса и качество обработки.

Благодаря тому, что разделяющие рабочую поверхность проволочного ворса пазы расположены под углом к оси вращения иг- лофрезы, причем угол выражен определенной зависимостью, обеспечивается непрерывное эластичное взаимодействие проволочного ворса с обрабатываемой поверхностью металла, что повышает долговечность ворса и качество обработки,

Иглофреза может работать в режимах зачистки и резания металлов. Для работы иглофрезы а режиме резания необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса были выше соответственно твердости и предела прочности при растяжении обрабатываемою металла, соотношение свободной длины рабочих1 проволочных элементов ворса и наименьшего радиуса инерции поперечного сечения проволочного элементов находилось в пределах 50 - 100, коэффициент плотности проволочного ворса находился в пределах 0,785 -- 0,890. При работе в режиме резания иглофрезы с пазами на рабочей поверхности ворса происходит перераспределение работы формирования поверхностного слоя обрабатываемого металла между проволочными элементами в сторону увеличения работы резания и уменьшения работы поверхностной пластической деформации, что приводит к уменьшению разновысотно- сти черавностей профиля формируемой поверхности и следов их поверхностной пластической деформации.

Формула изобретения

1. Иглофреза, содержащая U-образные пучки ворса, внешние концы которых образуют рабочую поверхность, втулку, несущую на своих противоположных концах фланцы с кольцевыми выступами, внутренняя сторона которых, обращенная к пучкам U-об- разного проволочного ворса, имеет форму двугранной конической поверхности, одна из граней которой, обращенная к периферии иглофрезы, образует с боковой конической поверхностью ворса зазор с углом, вершина которого расположена на ребре двугранной конической поверхности, контактирующем с боковой конической поверхностью ворса, установленные на втулке кольцеобразные держатели для крепления U-образных пучков ворса, имеющие различные радиусы наружной поверхности, величины которых, начиная от радиуса

0

5

0

5

0

5

кольцеобразного держателя, проходящего через ось симметрии иглофрезы, до радиусов крайних по длине втулки кольцеобразных держателей, расположены в порядке убывающей арифметической прогрессии, а радиус кольцеобразного держателя, проходящего через ось симметрии иглофрезы, меньше расстояния от оси вращения иглофрезы до основания кольцевого выступа фланцев в зоне рабочих концов ворса на одну - три величины разности прогрессии, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности, рабочая поверхность ворса имеет пазы в форме полукруга, расположенные по периметру иглофрезы с равномерным шагом и имеющие равную глубину, при этом соотношение свободной длины проволочных элементов ворса, расположенных по наклонным поверхностям пазов, и наименьшего радиуса инерции поперечного сечения проволочных элементов находится в пределах 50 - 100,

2. Иглофреза по п.1, отличающаяся тем, что величины радиусов рабочей поверхности проволочного ворса, ребра двугранной конической поверхности кольцевого выступа фланцев, основания кольцевого выступа фланцев, периферийной поверхности крайних по длине втулки кольцеобразных держателей и ширина рабочей поверхности проволочного ворса, в сечении проволочного ворса между ребрами двугранных конических поверхностей кольцевых выступов фланцев, в сечении у основания кольцевых выступов фланцев и в сечении у периферийной поверхности крайних по длине втулки кольцеобразных держателей определяются соотношением

40

0,785

ЯФР (f)2m я( STJrRlT 2 ЛR2 В2

45

ж(-)т

, n 8QO

2 л; R3JB3 - z f h -(0,1 -1,

где 0,785 и 0,890 - коэффициенты плотности проверочного ворса;

d - диаметр проволочных элементов ворса, мм;

m - общее число проволочных элемен- тов на поверхности периферии ворса, т.е. на рабочей поверхности выступов и поверхности пазов;

P,Ri,R2,R3- радиусы рабочей поверхности проволочного ворс, ребра двугранной чонической поверхности кольцевого выггупа фланцев, основания кольцевого выступа фланцев, периферийной поверхности крайних по длине втулки кольцеобразных держателей соответственно, мм;

В, Bi, 82, 83- ширина рабочей поверхности проволочного ворса в сечении проволочного ворса между ребрами двугранных конических поверхностей кольцевых выступов фланцев, в сечении у основания кольцевых выступов фланцев и в сечении у периферийной поверхности крайних по длине втулки кольцеобразных держателей соответственно, мм;

г - число кольцеобразных держателей в наборе проволочного ворса;

h - толщина кольцеобразных держателей до сборки и опрессовки иглофрезы, мм. 3. Иглофреза по п.1, отличающаяся тем, что пазы расположены под углом к оси ее вращения, при этом угол определяется по следующей зависимости

(f arctg(b/B);

где р- угол наклона паза на рабочей поверхности проволочного ворса относительно оси вращения иглофрезы, град;

b - ширина паза на рабочей поверхности иглофрезы в направлении, перпендику- лярном оси вращения иглофрезы, мм;

В - ширина рабочей поверхности иглофрезы, мм.

Изобретение относится к инструментам для удаления с поверхностей металлов шлака, ржавчины, окалины, заусенцев, для реза- ния металлов. Цель изобретения - повышение долговечности. Иглофреза содержит U-образные пучки ворса, внешние концы которых образуют рабочую поверхность, втулку, несущую фланцы с кольцевыми выступами, внутренняя сторона которых обращенная к пучкам U-образного проволочного ворса, имеет форму двугранной конической поверхности, одна из граней которой, обращенная к периферии иглофре- зы, образует с боковой конической поверхностью ворса зазор с углом, вершина которого расположена на ребре двугранной конической поверхности, контактирующем с боковой конической поверхностью ворса, установленные на втулке кольцеобразные держатели для крепления U-образных пучков ворса, имеющие различные радиусы наружной поверхности, величины которых, начиная от радиуса кольцеобразного держателя, проходящего через ось симметрии иглофрезы, до радиусов крайних по длине втулки кольцеобразных держателей, расположены в порядке убывающей арифметической прогрессии, а радиус кольцеобразного держателя, проходящего через ось симметрии иглофоезы, меньше расстояния от оси вращения иглофрезы до основания кольцевого выступа фланцев в зоне рабочих концов ворса на одну-три величины разности прогрессии. Рабочая поверхность ворса имеет пазы в форме полукруга, расположенные по периметру иглофрезы с равномерным шагом и имеющие равную глубину, Соотношение свободной длины проволочных элементов ворса, расположенных по нэ- клонным поверхностям пазов, и наименьшего радиуса инерции поперечного сечения проволочных элементов находится в пределах 50 - 100. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л Јх СО сл CN XJ

У/7,

ш%%

N

м

сч

С

Фиг.1

Фиг.2