Способ резания резины

 

Способ обеспечивает возможность прорезания толстых резиновых изделий на любую нужную глубину за счет плавного и беспрепятственного прохождения ножа в толщину материала. На материал оказывают ударное воздействие с частотой 20-30 уд/с. Удельная энергия удара по материалу составляет 2-4 Дж на 0,01 м длины режущей кромки. Дополнительно для продвижения ножа по мере разрезания резины вперед к нему прикладывают усилие подачи. Угол заточки режущей кромки составляет 10-15^o. 1 табл.

Изобретение относится к области механической обработки неметаллических материалов резанием, в частности к способу резания резины. Способ может быть использован для резания толстых резиновых изделий.

Известен способ резания резины, в котором в качестве режущего элемента используют жидкостную струю под высоким давлением [пат. РФ 2114731, В 29 В 17/00, 1998; з. Франции 2650973, B 26 F 1/26, 1991; Тихомиров Р.А., Гуенко В. С. Гидрорезание неметаллических материалов. - Киев, 1984, стр.5]. Способ позволяет прорезать толстые формовые изделия на любую заданную глубину, однако требует применения дорогостоящего крупногабаритного технологического оборудования.

Известен способ резания резины с помощью вращающихся на валах режущих лезвий, например в виде дисковых ножей [а.с. СССР 941172, B 26 D 1/14, 1982; пат. США. 5024130, B 26 D 1/26, 1991]. В процессе резания режущую кромку перемещают в направлении, совпадающем с линией самой режущей кромки, при этом, как правило, осуществляют подачу изделия к лезвиям. Способ применяют для разрезания листовых изделий небольшой толщины и он не пригоден для резания толстых изделий на большую глубину.

Известен способ резания, заключающийся в том, что режущую кромку ножа с усилием перемещают в резине перпендикулярно линии самой режущей кромки. В процессе резания относительно изделия производят поступательное движение ножа: подают нож на изделие [з. Франции 2731645, B 26 D 1/10 // B 26 D 1/04, 1996] или изделие на нож [з. Японии (В4) 05073557, B 26 D 1/02 //В 26 D 3/00, 1993]. Способ пригоден для резания изделий с небольшой толщиной.

В качестве ближайшего аналога выбран способ резания резины, предусматривающий ударное воздействие на материал ножом [Смурыгин А.С. Памятка закройщику заготовок и деталей в производстве РТИ - М.: Химия, 1984, стр.20]. При помощи одного удара ножом по резиновому изделию получают сквозной разрез изделия. Режущую кромку ножа при этом перемещают перпендикулярно линии самой режущей кромки. Таким способом производят вырубку резиновых формовых изделий штанцевыми ножами на вырубных прессах из листовых заготовок.

Недостатком способа является его непригодность дли резания толстых резиновых изделий и получения в них резов любой нужной глубины.

Задачей изобретения является возможность применения способа для резания толстых резиновых изделий на любую нужную глубину за счет обеспечения плавного и беспрепятственного прохождения ножа в толщу материал, без заедания и заклинивания.

Плавное и беспрепятственное прохождение ножа в толщу материала достигается тем, что в способе резания резины путем ударного воздействия на материал ножом, согласно изобретению, ударное воздействие производят с частотой 20-30 уд/с и удельной энергией удара 2-4 Дж на 0,01 м длины режущей кромки, при этом дополнительно к ножу прикладывают усилие подачи, кроме того угол заточки режущей кромки составляет 10-15 ^o .

В новом способе процесс резания резинового изделия состоит из множества элементарных актов резания цельного материала, следующих друг за другом через равные промежутки времени. Любой элементарный акт обусловлен одним ударом ножа и длится очень малый промежуток времени, около 2,5•10^-4 с. При частоте ударного воздействия 20-30 уд/с промежуток времени между элементарными актами резания составляет соответственно 5•10^-2-3,3•10^-2 с, что значительно больше длительности самого акта. Продвижению ножа вперед по мере резания резины способствует дополнительно прикладываемое к ножу усилие подачи.

Если скорость движения ножа при совершении элементарного акта резания больше 10 м/с, то происходит механическое стеклование резины и опережение релаксационных процессов трения. Эти физические явления позволяют проводить резание без заедания и заклинивания. Необходимую для качественной резки скорость, более 10 м/с, обеспечивает величина удельной энергии удара свыше 2 Дж на 0,01 м длины режущей кромки ножа. При удельной энергии ударе меньше 2 Дж на 0,01 м длины режущей кромки опережение релаксационных процессов трения отсутствует, и нож вязнет в материале, а при значениях свыше 4 Дж нож так резко проваливается в материал, что становится трудно управлять режущим инструментом, теряется плавность хода резки.

Частоту ударного воздействия следует выдерживать в пределах 20 - 30 уд/с. В результате экспериментов выяснено, что при частоте ниже 20 уд/с скорость продвижения ножа в резине сильно ограничена и составляет около 0,05 м/с. Такая скорость недостаточна по соображениям производительности. При частоте более 30 уд/с скорость продвижения ножа более 0,15 м/с, что затрудняет управление процессом.

Величина угла заточки режущей кромки также является важным условием. При угле менее 10 градусов очень быстро происходит затупливание режущей кромки, нож перестает резать. При знамениях угла свыше 15 ^o скорость движения ножа при совершении элементарного акта резания менее 10 м/с, не происходит механического стеклования резины и возрастают потери на трение.

Способ применим для производства как неглубоких разрезов, так и глубоких.

Новый способ опробован при обустройстве трамвайного переезда. Резанием обрабатывали резиновые плиты, предназначенные дли установки в покрытие переезда. Плиты имели толщину 0,15 и 0,17 м. Для того чтобы обеспечить точное сопряжение контура покрытия с элементами верхнего строения пути, в полевых условиях непосредственно перед установкой плит производили их предмонтажную обработку резанием. Точное сопряжение создавали благодаря выполнению контура примыкания резиновых плит по фактическому контуру и расположению элементов пути.

Сначала изготавливали шаблон плиты из полиэтиленовой пленки. Полосу пленки шириной 0,6 м растягивали без складок и перекосов на том участке переезда, где должна будет располагаться примыкающая к рельсам плита, и закрепляли ее с помощью магнитов. Фломастером наносили на пленку контур верхней поверхности будущей плиты, отмечали размеры и расположения поднутрений, межрельсовых тяг, головок костылей и другие особенности контура плиты. Затем ножницами вырезали шаблон из пленки.

Шаблон с помощью кнопок или прижимов закрепляли на верхней поверхности плиты. Контур шаблона отмечали на поверхности плиты краской из распылителя. Остальные контуры на плиту наносили мелом.

Далее резиновую плиту закрепляли на настиле-верстаке и проводили обработку плиты резанием. В соответствии с разметками оператор обрезал боковые торцы плит по боковым контурам рельсов, спецчастей и дренажных люков. Также он формировал на боковых торцах плит выступы, входящие в поднутрения рельсов и спецчастей, снимал фоски по нижней кромке торцевой поверхности, прорезал каналы для межрельсовых тяг.

Для резания использовали инструменты, изготовленные на базе отбойного молотка и электрического перфоратора. Эксплуатационные характеристики инструментов см. в таблице.

Рабочим органом инструментов являлся нож, приваренный к стержню пики. Корпус инструментов со стороны гнезда для пики был снабжен дополнительной рукояткой. На стержне пики жестко закреплен поводок, способный при работе перемещаться по направляющей.

Усилие подачи передавалось на нож самим оператором через подачу инструмента в материал плиты.

В обрезке плиты были использованы ножи разной формы. Набор ножей включал нож-плуг, нож-лопатку с прямой режущей кромкой, штихель, фигурные стамески. Для сохранения в процессе резания изначально заданной ориентировки нож-плуг и штихель были выполнены с лыжами, скользящими при резании по поверхности изделия. Применяли угол заточки 12^o. Длина режущей кромки стамесок составляла 0,01 м, у остальных ножей - от 0,12 до 0,18 м. Поверхности плиты в зоне обрезки и ножи периодически смазывали кистью, смоченной трансмиссионным маслом. Набольшая смазка нужна для облегчения извлечения ножа из изделия после его остановки.

Инструмент, изготовленный на базе электрического перфоратора, использовали только для резания стамесками.

С помощью ножа-плуга вырезали контур верхней поверхности плиты. Нож-лопатку использовали для вырезки наружного контура плиты и для образования фаски на нижней кромке под костыль. Для формирования выступов, входящих в поднутрения рельсов и спецчастей, применяли нож-плуг и штихель. С помощью штихеля вырезали канал межрельсовой тяга, а с помощью стамесок - мелкие детали.

Новые поверхности, полученные в результате резания плиты, точно соответствовали заданным геометрическим параметрам и отличались гладкостью. Предлагаемый способ резания экономичен, не требует применения дорогого крупногабаритного оборудования, снижает вероятность травм и позволяет вести работу в полевых условиях. К достоинствам предлагаемой технологии также относится ее сравнительно невысокая трудоемкость.

Формула изобретения

Способ резания резины путем ударного воздействия на материал ножом, отличающийся тем, что ударное воздействие производят с частотой 20-30 уд/с и удельной энергией удара по материалу 2-4 Дж на 0,01 м длины режущей кромки, при этом дополнительно к ножу прикладывают усилие подачи, кроме того, угол заточки режущей кромки составляет 10-15^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1