Способ резки термопластичных материалов и устройство для его осуществления
Изобретения относятся к обработке термопластичных материалов и могут быть использованы в различных областях техники, например при производстве теплоизоляционных и отделочных материалов. Резку ведут в устройстве, которое содержит основание, узел перемещения термопластичного материала и режущий инструмент. Режущий инструмент представляет собой подпружиненную рамку с по крайней мере одной нагреваемой электрическим током режущей проволокой. Проволоки установлены в плоскости, расположенной под углом к направлению движения разрезаемого материала. Узел перемещения выполнен в виде двух связанных с приводом подающих валиков для расположения термопластичного материала и механизма прижима. Механизм прижима установлен в верхней части рамки и выполнен в виде по крайней мере одного имеющего возможность вращения ролика. Скорость движения термопластичного материала при резке задают с учетом скорости его плавления. Кроме того, при резке исключают деформацию режущей проволоки. В результате обеспечивается повышение производительности и точности при изготовлении резкой изделий сложной формы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к устройствам для резки термопластичных полимерных материалов и может быть использовано в различных областях техники, например в производстве теплоизоляционных и отделочных материалов.
Известен способ резки термопластичных материалов, в котором осуществляют резку с помощью нагреваемой электрическим током струны, которой придают различную фиксированную форму (а.с. СССР №1666314, МПК7 В29С 37/00, опубл. 30.07.91 г.). Для реализации способа предложено устройство, выполненное в виде кронштейна П-образной формы, на котором установлены держатели с возможностью перемещения на кронштейне и для фиксирования формы петли режущей струны.
Недостатком данного способа является то, что профиль изделий имеет только форму петли и устройство не позволяет производить различные сложные профили изделий.
Известен станок для резки блоков полистирольного пенопласта на листы, содержащий узел продольной резки, выполненный в виде цепного конвейера и неподвижной рамы с натянутыми режущими проволоками, узел поперечной резки, выполненный в виде приводного рольганга, подъемных балок, расположенных по обе стороны рольганга и несущих режущие проволоки и источник электрического тока, связанный с режущими проволоками (а.с. СССР №1532288, МПК7 В26F 3/12, опубл. 30.12.89 г.).
Недостатком станка является невозможность получения изделий сложной формы.
Наиболее близким техническим решением является устройство для резки полимерных материалов (а.с. СССР №1620313, МПК7 В29С 37/00, В29В 11/02, опубл. 28.11.88 г.), предназначенное для прямолинейной продольной и поперечной резки пластиков электрообогреваемыми струнами и состоящее из основания, устройства подачи материала, натянутых режущих струн, закрепленных на раме для продольной резки, и натянутой режущей струны для поперечной резки.
Недостатком устройства является невозможность получения изделий сложной формы.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка способа резки термопластичных материалов и устройства для его осуществления при производстве изделий сложной формы, например для производства погонажных отделочных материалов, имеющих заданное сечение, или выборки пазов и выступов на торцах цилиндрических заготовок для теплоизоляции труб для исключения «мостиков холода» в местах их стыковки при монтаже.
Поставленная задача решается с помощью способа резки термопластичных материалов нагреваемой электрическим током режущей проволокой, в котором для получения заданного сечения изделия резку осуществляют по крайней мере одной режущей проволокой заданной формы, установленной в плоскости, расположенной под углом к направлению движения термопластичного материала при резке. Скорость движения термопластичного материала задают с учетом его скорости плавления и исключают деформацию режущей проволоки.
Предпочтительно режущие проволоки устанавливают в плоскости, расположенной перпендикулярно направлению движения термопластичного материала.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство для резки термопластичных материалов, включающее основание, узел перемещения термопластичного материала и режущий инструмент, выполненный в виде подпружиненной рамки, на которой установлены нагреваемые электрическим током режущие проволоки, в рамке установлена по крайней мере одна режущая проволока заданной формы в плоскости, расположенной под углом к направлению движения термопластичного материала при резке, узел перемещения термопластичного материала снабжен двумя подающими валиками, связанными с приводом, и механизмом прижима термопластичного материала к подающим валикам, на которых расположен термопластичный материал, причем механизм прижима установлен в верхней части рамки и включает по крайней мере один ролик, выполненный с возможностью вращения.
Предпочтительно режущие проволоки установлены в рамке в плоскости, расположенной перпендикулярно направлению движения термопластичного материала.
Предлагаемый способ резки термопластичных материалов позволяет получать изделия различной формы, имеющие заданное сечение, за счет использования режущих проволок, имеющих заданную форму и установленных определенным образом: под углом к направлению движения термопластичного материала при резке.
Скорость плавления термопластичного материала зависит от температуры режущих проволок и свойств материала. Температуру нагрева режущих проволок и скорость движения термопластичного материала выбирают в зависимости от плотности разрезаемого материала, скорость движения термопластичного материала должна быть меньше скорости плавления термопластичного материала для исключения нагрузок, приводящих к деформации режущих проволок. Для выбора этих параметров возможно использование датчиков, различных электронно-вычислительных машин и электронных схем. Эти параметры можно подобрать экспериментальным путем для резки любого термопластичного материала с учетом его свойств. Тип привода для изменения скорости движения термопластичного материала может быть любой. Регулировку частоты вращения валов и нагрев режущих проволок осуществляют любым известным способом.
Предлагаемый способ отличается простотой, высокой производительностью и дает возможность получать самые различные сечения изделий, устанавливая на рамке по крайней мере одну режущую проволоку заданной формы. При необходимости режущие проволоки заданной формы чередуют с прямой проволокой.
Форму и количество нагреваемых режущих проволок выбирают в зависимости от размера заготовки, требуемой формы будущего сечения изделий и количества одновременно обрабатываемых заготовок.
Сложные сечения в настоящее время получают в основном путем придания расплавам термопластичных материалов заданной формы с использованием литья в формы. Использование данного способа ограничено высокой стоимостью оборудования и литьевых форм и, как следствие, высокой себестоимостью изделий при мелкосерийном производстве.
Для реализации предлагаемого способа ниже предложены различные варианты устройств для резки термопластичных материалов.
Предложенное устройство для резки термопластичных материалов отличается от известных устройств простотой конструкции, повышенной производительностью за счет применения различного количества режущих проволок и широкими возможностями применения в различных отраслях промышленности: от производства декоративных отделочных материалов и погонажных изделий до теплоизоляции и упаковки.
Устройство может отличаться различным выполнением тех или иных узлов. Предлагается выпускать ряд устройств для резки термопластичных материалов, например для кромления и выборки пазов и выступов на торцах заготовок теплоизоляции труб для исключения «мостиков холода» в местах их стыковки при монтаже и для производства погонажных отделочных материалов типа «плинтус», имеющих заданное режущими проволоками сечение. Количество одновременно производимых изделий зависит от размера заготовки и количества режущих проволок. Продольная форма изделия определяется формой заготовки и может отличаться от прямолинейной, например заготовка для утепления труб может иметь форму толстостенного полуцилиндра.
Ниже описано устройство для выборки пазов и выступов на торцах заготовок для теплоизоляции труб, содержащее основание с двумя вращающимися валиками связанными с приводом для продольного перемещения заготовки из термопластичного материала, подпружиненной рамкой с двумя закрепленными на ней режущими проволоками, двумя роликами, установленными в верхней части рамки и подпружиненными относительно основания для прижима заготовки разрезаемого термопластичного материала к подающим валикам.
На фиг.1 изображено устройство для выборки пазов и выступов на торцах заготовок для теплоизоляции труб. На фиг.2 изображен разрез устройства. На фиг.3 изображены варианты установки некоторого количества режущих проволок, имеющих различные формы. На фиг.4 изображен вариант изделия из заготовки прямоугольной формы. На фиг.5 изображен вариант изделия из заготовки с криволинейной поверхностью.
Устройство содержит основание 1. Узел перемещения термопластичного материала представляет собой установленные в подшипниках 2 подающие валики 3, связанные с приводом 4 для перемещения заготовки разрезаемого термопластичного материала 5 относительно режущих проволок 6, имеющих заданную форму, установленных на подпружиненной рамке 7, выполненной из изоляционного материала и установленной с возможностью вертикального перемещения в пазах 8 основания 1. В верхней части рамки установлен механизм прижима, включающий два ролика 9, которые, перемещаясь вместе с рамкой 7, под воздействием пружин 10 прижимают заготовку 5 к подающим валикам 3 для обеспечения поступательного движения заготовки 5. Заготовка 5 движется в направлении режущих проволок 6, при этом происходит резка термопластичного материала. Нижняя часть рамки 7 связана с датчиком давления 11 для измерения нагрузок на режущие проволоки 6. Информация от датчика 11 может быть использована для регулировки скорости перемещения заготовки и/или для управления степенью нагрева режущих проволок, для исключения нагрузок, приводящих к деформации режущих проволок.
Устройство работает следующим образом: заготовка 5 подается в зазор между валиком 3 и роликом 9. Валик 3, связанный с приводом 4, вращаясь в направлении поступательного движения заготовки, за счет трения между валиком 3 и заготовкой 5 перемещает заготовку 5 в направлении нагретых электрическим током режущих проволок 6. Резка осуществляется путем термического воздействия нагретых режущих проволок 6 на термопластичный материал заготовки 5. Поперечное сечение получаемого в процессе резки изделия соответствует форме режущих проволок 6 на фиг.1. Для автоматического выбора оптимального соотношения скорости перемещения заготовки и/или температуры режущих проволок 6 рамка 7 взаимодействует с датчиком давления 11 и с помощью электронной схемы (не показана) может управлять скоростью перемещения заготовки и/или степенью нагрева режущих проволок 6 для исключения нагрузок, приводящих к деформации режущих проволок 6.
На фиг.2 показана заготовка утеплителя, которая имеет форму толстостенного полуцилиндра. Устройство на фиг.1 и фиг.2 содержит две обогреваемые режущие проволоки 6 заданной формы.
Наличие трех точек опоры заготовки 5 (двух валов 3 и прижимного ролика 9 на фиг.2) позволяет автоматически ориентировать в пространстве заготовку любой формы, например толстостенного полуцилиндра для сохранения перпендикулярности направления подачи заготовки 5 к плоскости нагретых режущих проволок 6.
Форма режущих проволок на фиг.1 выбрана с учетом последующей стыковки получаемых элементов утепления «в четверть», что в свою очередь существенно упрощает монтаж на утепляемой трубе и устраняет потери тепловой энергии за счет исключения «мостиков холода».
На фиг.3 показано устройство для изготовления изделий типа «плинтус». Количество установленных режущих проволок 6 на рамке 7 определяют количество получаемых изделий. На фиг.4 показан плинтус, вырезанный из заготовки, имеющей форму параллелепипеда. На фиг.5 показан плинтус, вырезанный из заготовки, имеющей криволинейную поверхность.
Техническим результатом данного изобретения является резка термопластичных материалов с высокой точностью и производительностью и изготовление изделий, имеющих сложные, задаваемые режущими проволоками сечения.
1. Способ резки термопластичных материалов нагреваемой электрическим током режущей проволокой, в котором для получения заданного сечения изделия резку осуществляют по крайней мере одной режущей проволокой заданной формы, установленной в плоскости, расположенной под углом к направлению движения термопластичного материла при резке, отличающийся тем, что скорость движения термопластичного материала задают с учетом скорости его плавления и исключают деформацию режущей проволоки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что режущие проволоки устанавливают в плоскости, расположенной перпендикулярно направлению движения термопластичного материала.
3. Устройство для резки термопластичных материалов, содержащее основание, узел перемещения термопластичного материала и режущий инструмент, отличающееся тем, что режущий инструмент выполнен в виде подпружиненной рамки, на которой установлена по крайней мере одна нагреваемая электрическим током режущая проволока заданной формы в плоскости, расположенной под углом к направлению движения термопластичного материала при резке, а узел перемещения термопластичного материала выполнен в виде двух связанных с приводом подающих валиков для расположения термопластичного материала и установленного в верхней части рамки механизма прижима термопластичного материала к указанным подающим валикам, выполненного в виде по крайней мере одного установленного с возможностью вращения ролика.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что режущие проволоки установлены в подпружиненной рамке в плоскости, расположенной перпендикулярно направлению движения термопластичного материала.
