Полировальник и система полирования

Изобретение относится к области полирования поверхностей и может быть использовано при обработке преимущественно ранее окрашенных поверхностей. Используют упруго сжимаемый полировальник из пенопласта с двумя противоположными основными рабочими поверхностями. Каждая из них выполнена с множеством размещенных с промежутками между друг другом выемок в виде полых усеченных конусов, разделенных усеченными конусами. Все верхние грани усеченных конусов лежат в одной и той же плоскости и образуют рабочую поверхность. Полировальник удерживается в контакте с опорной подушкой. При этом его первая рабочая поверхность выступает из опорной подушки, а вторая - находится в контакте с ней. Предусмотрено удерживающее средство, предназначенное для удержания одной поверхности полировальника в контакте, с возможностью освобождения, с опорной подушкой. В результате повышается гибкость в применении системы полирования и расширяются ее технологические возможности. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предпосылки к созданию изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию полировальников, которые используют для полирования обработанных поверхностей, в особенности таких, которые ранее были окрашены, для того, чтобы удалить дефекты (шероховатости) с таких поверхностей.

Хорошо известно, что полировальники для таких применений должны иметь относительно высокий уровень адаптируемости, то есть они должны легко деформироваться для согласования с полируемой поверхностью, чтобы избежать приложения чрезмерного давления в какой-либо одной точке поверхности по сравнению с соседней точкой. Для удобства применения подушку из пенопласта обычно используют как основу (подложку) гибкого абразивного листа или как подушку из пенопласта с абразивными частицами, которые непосредственно связаны с поверхностью пенопласта или нанесены в виде суспензии между подушкой и поверхностью.

Поверхность полировальника, которая контактирует с обрабатываемой деталью, может быть плоской или фасонной, причем последняя является предпочтительной, когда хотят провести легкую полировку при помощи только участка поверхности, который находится в контакте с обрабатываемой деталью, или когда хотят провести более существенную полировку и прижимают главным образом всю поверхность пенопласта к обрабатываемой детали. Типичные вспененные материалы, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, описаны в патентах США 4962562; 5007128 и 5396737.

Однако такие вспененные материалы не обеспечивают достаточную гибкость в применении, потому, что они имеют однородный состав и однородную плотность, так что только один тип полирования может быть осуществлен (при помощи одного полировальника), причем полировальник приходится заменять, если требуется несколько другой тип полирования.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система полирования, которая является легко адаптируемой и гибкой в применении, однако оставаясь чрезвычайно простой для использования.

Краткое изложение изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается упруго сжимаемый полировальник из пенопласта, который имеет первую и вторую противоположные основные рабочие поверхности, каждая из которых имеет множество размещенных с промежутками друг от друга выемок (впадин), имеющих общую форму полых усеченных конусов (возможно, со срезанными закругленными концами, которые образуют основания выемок), разделенных усеченными конусами, причем все верхние грани усеченных конусов, которые также могут быть закругленными, лежат в одной и той же плоскости и образуют рабочую поверхность. Указанные выше усеченные выемки и конусы обычно имеют одинаковые размеры, так что теоретически конус будет плотно входить в выемку, однако это не является существенной характеристикой настоящего изобретения.

Обычно все выемки на каждой рабочей поверхности имеют одинаковую глубину, однако часто является предпочтительным, чтобы выемки имели различную глубину на одной и той же рабочей поверхности, так чтобы при увеличении усилия сжатия вспененного материала он уплощался и увеличивалась площадь поверхности, которая находится в полирующем контакте с обрабатываемой деталью, а именно эффективная рабочая поверхность, в виде одной или двух ступеней (полирования).

Участки вспененного материала между выемками названы как "усеченные конусы", однако следует иметь в виду, что если выемки имеют различные размеры или расположены с большими промежутками, конфигурации структур между выемками могут не точно соответствовать форме усеченных конусов и могут даже быть взаимно соединены с другими смежными структурами. Следует однако иметь в виду, что такие структуры не выходят за рамки настоящего изобретения.

Несмотря на то, что часто является предпочтительным, чтобы первая и вторая рабочие поверхности имели одинаковые структуры рабочей поверхности, это не является только одним возможным видом структур. Если желательно иметь две рабочие поверхности на одном и том же полировальнике, то вторая рабочая поверхность может иметь структуру, которая позволяет обеспечить другой тип полирования. Это может быть получено за счет изменения промежутков между выемками или за счет изменения их глубины, или же, более часто, за счет выбора вспененного материала с другой степенью сжимаемости и, может быть, дополнительно, с обсуждавшимися здесь выше вариациями структуры поверхности.

Полировальник в соответствии с настоящим изобретением обязательно должен быть сжимаемым и поэтому его преимущественно изготавливают из вспененного полимера, чтобы получить упругий материал, который может быть сжат и который восстанавливает свои исходные размеры после снятия сжимающих усилий. Предпочтительным полимером является термопластичный или каучукообразный (резиноподобный) полимер, такой как, например, полиолефин, пластицированный поливинил галогенид, полидиен или полиуретан. Для упрощения и снижения стоимости изготовления преимущественно используют полиуретан, а еще лучше, полиуретан с открытыми порами, вспенивание которого может проводиться с высокой степенью контроля, что позволяет получать вспененный материал с точно контролируемой плотностью.

Полировальник из пенопласта с двумя рабочими поверхностями может быть изготовлен с использованием соответствующей технологии формования, однако более часто его получают за счет объединения вместе слоев различных вспененных материалов (пенопластов). Это дает возможность получения полировальника, у которого каждая рабочая поверхность имеет индивидуальную структуру и/или, что более предпочтительно, индивидуальную плотность вспененного материала. Два слоя пенопласта могут быть объединены вместе при помощи промежуточного слоя, которым может быть просто слой адгезива, но которым преимущественно является каучукообразный полимерный слой, который является гибким и, возможно, даже вспененным, но все еще достаточно жестким для того, чтобы придать полировальнику некоторую повышенную размерную стабильность. Подходящим полимером для соединения вместе указанных вспененных компонентов, чтобы образовать полировальник, является полибутилен. Относительная физическая жесткость промежуточного слоя становится особенно важной в том случае, когда пенопласт используют в полировальнике, устанавливаемом на механизированном полировальном станке и когда требуется закрепление пенопласта в некотором держателе.

Настоящее изобретение также имеет отношение к созданию системы полирования, адаптированной для использования с планетарным полировальным станком, которая содержит:

a) упруго сжимаемый полировальник из пенопласта в виде круга, который имеет первую и вторую противоположные основные рабочие поверхности, каждая из которых имеет множество размещенных с промежутками друг от друга выемок, имеющих общую форму полых усеченных конусов, (возможно, со срезанными закругленными концами, которые образуют основания выемок), разделенных усеченными конусами, причем все верхние грани усеченных конусов, которые также могут быть закругленными, лежат в одной и той же плоскости и образуют рабочую поверхность;

b) опорную подушку, с которой полировальник из пенопласта удерживается в контакте, причем одна его рабочая поверхность выступает выше опорной подушки, а вторая рабочая поверхность находится в контакте с опорной подушкой; и

с) удерживающее средство, предназначенное для удержания одной поверхности полировальника в контакте, с возможностью освобождения, с опорной подушкой.

Предпочтительным видом удерживающего средства, которое предотвращает движение полировальника относительно опорной подушки и дополнительно образует средство крепления полировальника на планетарном полировальном станке, является расположенный по оси хвостовик, который приспособлен для введения в шпиндель планетарного полировального станка.

В том случае, когда опорная подушка имеет вид удерживающего средства, которое частично удерживает полировальник при его использовании, удерживающее средство может иметь вид штырей или выступов, которые могут заходить в соответствующие отверстия или выемки в полировальнике. Удерживающее средство может иметь вид фиксаторов, которые могут упираться в поверхность окружности подушки или заходить в выемки, вырезанные на окружности подушки в промежутках между рабочими поверхностями. Такие выемки обычно выполнены на участке окружности, который расположен посредине между первой и второй рабочими поверхностями. Когда полировальник образован из двух слоев пенопласта с использованием (промежуточного) более твердого полимерного слоя, выемки обычно делают в этом слое, чтобы образовать взаимодействующую поверхность для фиксаторов или другого удерживающего средства, которая менее подвержена деформации, чем пенопласт двух слоев, имеющих первую и вторую рабочие поверхности.

В том случае, когда опорная подушка имеет вид диска, контактирующего с одной поверхностью полировальника, удерживающее средство может иметь расположенный по оси элемент, который может проходить через отверстие в полировальнике и взаимодействовать со средством крепления, которое находится в осевом углублении на рабочей поверхности полировальника. Расположенным по оси элементом может быть, например, трубка с внутренней резьбой или стержень с внешней резьбой, который взаимодействует с резьбовым элементом, закрепленным на поверхности полировальника и позволяет удерживать его в заданном положении на опорной подушке. Удерживающее средство также может иметь форму стержня с канавкой, в которую может входить фиксирующий элемент, такой как С-образный фиксатор, или форму стержня с отверстием, в которое входит шплинт. В качестве удерживающего средства иногда могут быть использованы быстродействующие зажимные приспособления, одним из примеров которых является подпружиненный выступающий элемент, такой как шарик, входящий в канавку, что приводит к фиксации разъемного соединения. Среди других известных вариантов удерживающих средств можно привести радиальный выступающий элемент, который взаимодействует с L-образным пазом, причем вхождение в зацепление фиксируется за счет введения радиального выступа удерживающего средства в паз, с последующим поворотом удерживающего средства на часть оборота, чтобы ввести выступ в угловой участок паза. Альтернативные механизмы крепления, хорошо известные сами по себе, могут быть заменены описанными здесь выше устройствами.

Опорная подушка преимущественно содержит множество выступов, которые входят в контакт с поверхностью полировальника таким образом, что в ходе работы полировальник не может совершать поворот относительно опорной подушки.

Часто желательно иметь в пенопласте полировальника вентиляционные каналы, связанные с первой и второй рабочими поверхностями, чтобы улучшить охлаждение поверхностей в ходе полирования. Такие каналы преимущественно делают также в корпусе удерживающей чашки, чтобы воздух мог циркулировать вокруг подушки в ходе полирования.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано поперечное сечение двустороннего полировальника из пенопласта в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показан вид сверху открытой стороны опорной подушки в виде удерживающей чашки.

На фиг.3 показано вертикальное сечение удерживающей чашки по линии 3-3 фиг.2.

На фиг.4 показано поперечное сечение удерживающей чашки другой формы с закрепленным в ней полировальником.

Описание предпочтительных вариантов

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания его предпочтительных вариантов, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на фиг.1-4. Следует иметь в виду, что возможны и другие варианты изобретения, которые отличаются от показанных на чертежах, но не выходят за рамки настоящего изобретения.

На фиг.1 показан полировальник из пенопласта, который содержит слои пенопласта 1 и 2, которые соединены вместе при помощи каучукообразного полимерного слоя 3, имеющего выемки 4, расположенные с промежутками по окружности. В каждом из слоев 1 и 2 объединенного полировальника имеется множество выемок 4 на соответствующих рабочих поверхностях 5 и 6.

Показанный на фиг.1 полировальник из пенопласта используют совместно с удерживающей чашкой, показанной на фиг.2 и 3. Удерживающая чашка имеет вид чашеподобного держателя с неглубокой чашкой 7 цилиндрической формы, имеющей небольшую губку 8, выступающую радиально внутрь. Эта чашка ограничивает пространство 9, в котором может быть размещена половина полировальника из пенопласта, показанного на фиг.1. От губки чашки отходят радиально внутрь четыре упругих фиксатора 10. Когда полировальник из пенопласта вставлен в держатель, эти фиксаторы заходят в выемки 7 полимерного слоя и предотвращают вращение полировальника относительно чашки при использовании полировальника. Внутренняя поверхность чашки имеет неглубокое осевое утолщение 11, которое прижимается к рабочей поверхности полировальника, которая не используется, и ограничивает возможную деформацию полировальника в держателе при его использовании. Держатель приспособлен для установки на планетарном полировальном станке при помощи хвостовика 12, который выступает из основания держателя. Предусмотрены вентиляционные отверстия 13, которые идут с промежутками вокруг чашки и обеспечивают циркуляцию воздуха при работе полировальника.

В альтернативном варианте, показанном на фиг.4, опорная подушка имеет форму пластины 15 с хвостовиком 12, при помощи которого опорная пластина может быть закреплена на планетарном шлифовальном или полировальном станке. Поверхность опорной пластины, которая находится в контакте с полировальником, снабжена выступами 16, которые предназначены для осуществления контакта с поверхностью полировальника и создают достаточное сопротивление для предотвращения вращения полировальника относительно опорной подушки. Опорная подушка также имеет расположенный, по оси удлиняющий стержень 17, который проходит через отверстие удерживающего средства 18 в полировальнике. Поверхность полировальника имеет выемку в осевой зоне, в которой размещено средство 18, которое взаимодействует с удлиняющим стержнем 17 и обеспечивает за счет этого удержание полировальника в определенном положение на опорной подушке. Эта выемка является достаточно глубокой для того, чтобы ни удлиняющий стержень, ни удерживающее средство не выступали над поверхностью полировальника в ходе работы, даже в точке максимального сжатия полировальника. В варианте, показанном на фиг.4, удлиняющий стержень имеет внешнюю резьбу, а удерживающее средство выполнено в виде гайки, в которую входит по резьбе удлиняющий стержень.

Для того чтобы использовать полировальник на планетарном полировальном станке, полировальник закрепляют в держателе, одной рабочей поверхностью в контакте с утолщением 11 на основании держателя так, чтобы фиксаторы 10 заходили в выемки 7 в промежуточном полимерном слое 3 полировальника. При этом вторая рабочая поверхность выступает из держателя так, что часть полировальника между промежуточным слоем и рабочей поверхностью может быть полностью сжата, однако без входа в контакт держателя с обрабатываемой деталью.

Когда хотят работать со второй рабочей поверхностью полировальника, имеющей другие рабочие характеристики, полировальник просто вынимают из держателя и переворачивают.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается универсальный полировальник, который может работать в самых различных условиях полирования, за счет простой манипуляции полировальника и опорной подушки.

1. Упругосжимаемый полировальник из пенопласта, отличающийся тем, что он содержит первую и вторую противоположные основные рабочие поверхности, каждая из которых выполнена с множеством размещенных с промежутками между друг другом выемок, имеющих общую форму полых усеченных конусов, разделенных усеченными конусами, при этом все верхние грани усеченных конусов лежат в одной и той же плоскости и образуют рабочую поверхность.

2. Полировальник по п.1, отличающийся тем, что усеченные концы, образующие основания выемок, и верхние грани усеченных конусов, образующие часть рабочей поверхности, выполнены закругленными.

3. Полировальник по п.1, отличающийся тем, что пенопласт на первой рабочей поверхности отличается от пенопласта на второй рабочей поверхности.

4. Полировальник по п.3, отличающийся тем, что пенопласт на первой рабочей поверхности имеет сжимаемость, которая отличается от сжимаемости пенопласта на второй рабочей поверхности.

5. Полировальник по п.3, отличающийся тем, что он образован путем соединения вместе двух слоев из пенопласта с использованием промежуточного слоя из каучукоподобного полимера.

6. Полировальник по п.5, отличающийся тем, что каучукоподобный промежуточный слой имеет множество расположенных с промежутками выемок.

7. Полировальник по п.1, отличающийся тем, что в нем выполнено множество отверстий, соединяющих первую и вторую рабочие поверхности.

8. Полировальник по п.7, отличающийся тем, что усеченные концы, образующие основания выемок, и верхние грани усеченных конусов, образующие часть рабочей поверхности, выполнены закругленными.

9. Система полирования, приспособленная для использования совместно с планетарным полировальным станком и содержащая упругосжимаемый полировальник из пенопласта, опорную подушку и удерживающее средство, отличающаяся тем, что использован упругосжимаемый полировальник из пенопласта по п.1 в виде круга, удерживаемый в контакте с опорной подушкой, при этом его первая рабочая поверхность выступает из опорной подушки, а вторая рабочая поверхность находится в контакте с ней, причем удерживающее средство предназначено для удержания одной поверхности полировальника в контакте, с возможностью освобождения, с опорной подушкой.

10. Система полирования по п.9, отличающаяся тем, что усеченные концы, образующие основания выемок, и верхние грани усеченных конусов, образующие часть рабочей поверхности, выполнены закругленными.

11. Система полирования по п.9, отличающаяся тем, что опорная подушка выполнена в виде чашки, удерживающей часть полировальника, при этом удерживающее средство взаимодействует с выполненными на периферии полировальника выемками для предотвращения вращения полировальника относительно чашки.

12. Система полирования по п.11, отличающаяся тем, что на основании чашки выполнено неглубокое утолщение, входящее в контакт с рабочей поверхностью полировальника из пенопласта, лежащей в чашке.

13. Система полирования по п.11, отличающаяся тем, что она приспособлена для крепления на планетарном полировальном станке.

14. Система полирования по п.11, отличающаяся тем, что пенопласт на первой рабочей поверхности полировальника имеет сжимаемость, которая отличается от сжимаемости пенопласта на его второй рабочей поверхности.

15. Система полирования по п.11, отличающаяся тем, что полировальник образован путем соединения вместе двух слоев из пенопласта с использованием промежуточного слоя из каучукоподобного полимера.

16. Система полирования по п.11, отличающаяся тем, что в чашке выполнено множество вентиляционных отверстий.

17. Система полирования по п.9, отличающаяся тем, что опорная подушка выполнена в виде опорной пластины, имеющей осевой удлиняющий стержень, при этом в полировальнике выполнены расположенное по оси отверстие для размещения удлиняющего стержня, а также выемка в осевой зоне на каждой поверхности полировальника, причем удерживающее средство соединено, с возможностью отсоединения, с концом указанного стержня для удержания одной поверхности полировальника в контакте с опорной пластиной.

18. Система полирования по п.17, отличающаяся тем, что опорная подушка выполнена с несколькими выступами, которые проникают в материал полировальника для предотвращения вращения полировальника относительно опорной подушки.

19. Система полирования по п.17, отличающаяся тем, что она приспособлена для крепления на планетарном полировальном станке.

20. Система полирования по п.17, отличающаяся тем, что пенопласт на первой рабочей поверхности полировальника имеет сжимаемость, которая отличается от сжимаемости пенопласта на его второй рабочей поверхности.

21. Система полирования по п.17, отличающаяся тем, что полировальник образован путем соединения вместе двух слоев из пенопласта с использованием промежуточного слоя из каучукоподобного полимера.

22. Система полирования по п.17, отличающаяся тем, что удерживающее средство представляет собой резьбовую деталь, взаимодействующую с резьбой, выполненной на удлиняющем стержне опорной пластины.