Торцовая иглофреза Советский патент 1992 года по МПК A46B7/10 

1

(21)4855783/12 (22) 06.08.90 (46)30.12.92. Бюл. №48

(71)Белгородский технологический институт строительных материалов

(72)И.Г.Гавриленко

(56)Авторское свидетельство СССР № 1353419, кл. А 46 В 7/08, 1985. (54) ТОРЦОВАЯ ИГЛОФРЕЗА

(57)Использование: для очистки поверхностей металлов от шлака, ржавчины, окалины и заусенцев. Сущность изобретения: торцовая иглофреза содержит установленные в корпусе кольцеобразный держатель с огибающими его Ц-образными пучками ворса из стальной пружинной проволоки, разделяющие их перегородки и прижимную чашку в форме конуса, контактирующую своей наружной поверхностью с ворсом.

Держатель выполнен из пластинчатого металла, а его внутренняя поверхность, контактирующая с ворсом, имеет коническую форму. Угол конусности участка наружной поверхности чашки больше угла конусности внутренней поверхности кольцеобразного держателя, а угол конусности последнего определяется зависимостью hi

ip arctg

Нс

где - угол конусности

внутренней поверхности кольцеобразного держателя ворса, град; hi - наименьшая толщина кольцеобразного держателя у его торца, обращенного в сторону рабочих концов проволочного ворса, мм; I - свободная длина проволочного ворсе, мм; Р - рабочая длина проволочного ворса, мм. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

(Л

С

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

Цель изобретения - повышение долговечности.

На фиг.1 представлена иглофреза, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид по стрелке Б на фиг.1, вид иглофрезы с рабочего торца;на фиг.4 - схема упругого изгиба проволочного элемента ворса.

Торцовая иглофреза (фиг.1) содержит корпус 1, кольцеобразный держатель 2 из пластинчатого металла с огибающими его (J-обрэзными пучками ворса 3 из стальной

пружинной проволоки и разделяющие их перегородки 4, соединенные посредством винтов 5 с корпусом 1, чашку 6, соединенную посредством винтов 7 с корпусом 1, внутренняя поверхность кольцеобразного держателя 2 и участок наружной поверхности прижимной чашки 6, контактирующие с проволочным ворсом 3, выполнены коническими, при этом угол pi конусности участка наружной поверхности чашки 6 больше угла р конусности внутренней поверхности кольцеобразного держателя 2, а угол р конусности последнего определяется зависимостью

ю ю

Ф arctg

hi Up

где у)-} - угол конусности внутренней поверхности кольцеобразного держателя ворса,град;

riJL наименьшая толщина кольцеобразного держателя у его торца, обращенного в сторону рабочих концов проволочного ворса, мм;

I - свободная длина проволочного ворса, мм;

IP - рабочая длина проволочного ворса, мм.

Корпус 1 на внутренней, поверхности стенки со стороны открытого торца имеет участок конической поверхности, а прижимная чашка 6 Наружной поверхности со стороны открытого торца имеет цилиндрический участок, которые не контактируют с проволочным ворсом 3 и обеспечивают его свободную и рабочую длину, определяемые соотношением

1001

1001

50 I - U 1С

1001 -U

где I - свободная длина проволочного ворса, мм;

1р - рабочая длина проволочного ворса, мм,

i - наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочных элементов ворса, мм;

UL- расчетный натяг иглофрезы, т.е. величина расстояния, на которое сближаются иглофреза и обрабатываемая деталь от плоскости из касания во взаимно перпендикулярном направлении, мм.

Угол рз конусности участка внутренней коничг -ой поверхности корпуса 1 составляет пр дерно 1т...5°.

В расчетах на устойчивость стальных стержней по формуле Эйлера их гибкость должна составлять l/i 100...200, где А- гибкость стержня, /л - коэффициент приведения длины, I - длина стержня, i - наименьший радиус инерции поперечного сечения стержня. Для консольно закрепленного стержня коэффициент приведения длины равен Л 2. Тогда для свободной длины проволочных элементов иглофрезы, работающей в режиме резания, принимаем Я 2I/I 100...200 или l/i 50...100. Из этого соотношения следует, что свободная длина I проволочных элементов будет иметь максимальную величину max 1001, а минимальную величину Imin 50i. Рабочая длина 1р проволочных элементов меньше их свободной длины I. Для осуществления процесса обработки металлов иглофрезой необходимо, чтобы рабочая длина 1р проволочных

элементов была меньше их свободной длины I хотя бы на величину расчетного натяга U иглофрезы, т.е. максимальная величина рабочей длины проволочных элементов со- ставляла Ipmax - Imax - U- 1001 - Ц, а минимальная величина рабочей длины составляла Ipjntn tmin - U 501 - U. Составляют соотношение I и lp;

Imax

Ipmln ,I

ИЛИ

50 I - U Ic

Imax Ipmax

1001 100 i-U

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1 снабжена симметрично расположенными перегородками 4 проволочного ворса 3, имеющими со стороны открытого торца с двух боковых сторон, контактирующих с ворсом 3, участок наклонной поверхности, который не контактирует с ворсом 3 на его рабочей длине, при этом угол рз наклона этих поверхностей (фиг.2) определяется зависимостью

0

5

0

5

0

5

0 /%;

Pz

8 Е -Эх

где - угол наклонная участка боковой поверхности перегородки, который не контактирует с ворсом на его рабочей длине, рад;

Pz- тангенциальная сила, действующая на свободный конец проволочного элемента ворса, Н;

1К-свободная длина участка проволочного элемента, контактирующего в процессе работы с участком наклонной поверхности перегородок ворса, мм;

Е - модуль упругости материала проволочного элемента, МПа;

t)x - момент инерции сечения проволочного элемента относительно главной центральной оси, мм .

Угол (р&, наклона боковых поверхностей перегородок 4 должен обеспечивать соответствующий угол ©упругого изгиба (поворота) проволочных элемента ворса 3 в процессе работы (фиг,4). Из сопротивления материалов известно, что угол ©поворота балки (стержня) определяется зависимостью tg © dy/dx. Наибольшего по абсолютной величине значения у достигает в точке В на свободном конце балки, где угол ©не равен 0. Наибольший угол 0 поворота равен 0 P-I2/2EY, гдеб- наибольший угол поворота балки, рад, Р - тангенциальная сила, действующая на свобедный конец балки, Н, I - свободная длина балки, мм; Е - модуль упругости материала балки, МПа, Зх - момент инерции сечения балки относительно главной центральной оси, мм4.

Уголмежду хордой дуги изогнутого проволочного элемента и осью X координат по величине равен половине наибольшего угла поворота проволочного элемента (определяется геометрическим построением как угол, равный половине угла смежности), т.е. угол 0 /2 (P. I2/2E ;7х)/2 Р.12/4Е Х.

Угол р4 наклона участка боковых поверхностей перегородок должен соответст- вовать углу между хордой участка I дуги изогнутого проволочного элемента и осью х координат. Участок 1К дуги изогнутого проволочного элемента по величине будет соответствовать 1К « I - Ip , где I - свободная длина проволочных элементов ворса, мм; 1р - рабочая длина проволочных элементов, мм.

Таким образом, за наименьший предел уела ( принимают угол , больший О, а за наибольший предел - 1/4 часть наибольшего угла Э поворота проволочного элемента. Тогда угол определится зависимостью О р4 Pz-l2/8E7x, где PZ - тангенциальная сила, действующая на свободный конец проволочного элемента, Н,

На рабочей поверхности внутреннего ряда проволочных элементов ворса З(фиг.З) выполнены радиально расположенные и симметричные перегородкам 4 пазы 8 треу- гольного профиля, при этом глубина этих пазов не превышает рабочую длину проволочного ворса 3.

В качестве ворса иглофрезы применяется проволока стальная углеродистая пру- жинная по ГОСТу 9389-75, изготовленная, например, из стали марки 65Г по ГОСТу 1050-74, или проволока стальная легированная пружинная по ГОСТу 14963-78, изготовленная из стали марки 51ХФА, 60С2А, 65С2ВА, 70СЗА по ГОСТу 14959-79. Применяется проволока диаметром 0,56 мм, а также диаметром 0,50; 0,63 и 0,70 мм.

В качестве материала кольцеобразных держателей применяется, например, сталь марки 20 по ГОСТу 1054-74, а также латунь, алюминиевые сплавы и т.п. пластичный металл.

При сборке иглофрезы кольцеобразный держатель 2 вместе с огибающим его U-об- разными пучками проволочного ворса 3 плотно вставляется или запрессовывается в корпус 1, к внутренней цилиндрической поверхности которого предварительно присоединены перегородки 4, затем плотно вставляется или запрессовывается чашка 6 и соединяется винтами 7 с корпусом 1. При сборке проволочный ворс 3 своими нерабочими концами пластически вдавливается в боковые поверхности кольцеобразного держателя 2, а рабочими концами одной ветви (ряда), расположенной ближе к центру, упруго прижимается к рабочим концам другой ветви (ряда), расположенной ближе к периферии. Коэффициент плотности проволочного ворса находится в пределах 0,785.,.0,890. Благодаря тому, что внутренняя поверхность кольцеобразного держателя из пластичного металла и участок наружной поверхности прижимной чашки, контактирующие с проволочным ворсом, выполнены коническими, при этом угол конусности участка наружной поверхности чашки больше угла конусности внутренней поверхности кольцеобразного держателя, а угол конусности последнего выражен определенным соотношением, обеспечивается пластическое вдавливание проволочного ворса в коническую поверхность кольцеобразного держателя и прижатие ворса к днищу корпуса, U-образные пучки проволочного ворса своими рабочими концами одной ветви, расположенной ближе к центру, упруго прижимаются к рабочим концам другой ветви, расположенной ближе к периферии, и тем самым создают предварительную напряженность ворса, что в итоге повышает надежность крепления ворса.

Благодаря тому, что цилиндрический корпус на внутренней поверхности стенки возле открытого торца имеет участок конической поверхности, а прижимная чашка на наружной поверхности со стороны открытого торца имеет цилиндрический участок, которые не контактируют с проволочным ворсом и обеспечивают его свободную и рабочую длину, связанные определенным соотношением, обеспечивается ограничение отклонения проволочного ворса в стороны от планируемого направления упругого изгиба в процессе работы, предотвращается его разлохмачивание и тем самым повышается долговечность.

Благодаря тому, что внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса снабжена симметрично расположенными перегородками проволочного ворса, имеющих со стороны открытого торца с двух сторон, контактирующих с ворсом, участки наклонной поверхности, которые не контактир/ют с ворсом на его рабочей длине, при этом угол наклона этих поверхностей выражен определенным соотношением, обеспечивается ограничение отклонения упруго изогнутых проволочных элементов ворса в направлении действия реактивных сил обрабатываемой поверхности металла, что повышает долговечность ворса и его работоспособность.

Благодаря тому, что на рабочей поверхности проволочного ворса выполнены симметрично перегородкам радиально расположенные пазы треугольного профиля, при этом глубина этих пазов не превы- шает рабочую длину проволочного ворса, обеспечивается предотвращения проволочного ворса и упругое поджатие его рабочих проволочных элементов в процессе работы, что в итоге повышает его долговечность. Формула изобретения 1. Торцовая иглофреза, содержащая установленные в корпусе кольцеобразный держатель с Огибающими его U-образными пучками ворса из стальной пружинной прово- локи, разделяющие их перегородки и прижимную чашку в форме конуса, контактирующую своей наружной поверхностью с ворсом, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения долговечности, держатель выполнен из пластичного металла, а его внутренняя поверхность, контактирующая с ворсом, имеет коническую форму, при этом угол конусноФиг./

сти участка наружной поверхности чашки больше угла конусности внутренней поверхности кольцеобразного держателя, а угол конусности последнего определяется зависимостью

, р - arctg 1 , I -ip

где (fn - угол конусности внутренней поверхности кольцеобразного держателя ворса, град;

hi - наименьшая толщина кольцеобразного держателя у его торца, обращенного в сторону рабочих концов проволочного ворса, мм;

I - свободная длина проволочного ворса, мм;

IP - рабочая длина проволочного ворса, мм.

Д-А

Физ.2

в