Галтовочное оборудование. 
Периферийное оборудование заводов пластмасс

Галтовка осуществляется во вращающихся галтовочных барабанах различной конструкции. Она применяется для массового удаления осевого и радиального грата толщиной не более 0,3 мм, литников на наружной и внутренней поверхностях и пленок в отверстиях у изделий любой конфигурации, преимущественно из термореактивных пластмасс. Кроме того, галтовка используется для скругления углов и притупления кромок деталей, а также для полирования поверхностей. Это самый дешевый способ зачистки, так как оборудование недорогое, производительность галтовочных барабанов очень высокая, а задача рабочего сводится лишь к загрузке деталей. Зачистка в галтовочном барабане дополнительных приспособлений не требует. При галтовке во вращающемся барабане детали, загруженные в него, ударяются друг о друга, сбивая грат.

Технология галтовки определяется следующими основными факторами [1]:

• — типом материала — термореактивный или термопластичный;
• — состоянием поверхности деталей — наличие царапин и других повреждений, а также большой грат обусловливают большую длительность галтовки;
• — размерами деталей — с большим успехом можно обрабатывать галтовкой мелкие детали, которые с трудом поддаются ручной обработке; крупные детали удобнее обрабатывать на станках;
• — формой деталей — детали с заглублениями, поднутрениями, глухими отверстиями не всегда поддаются обработке галтовкой;
• — качеством требуемой отделки — часто можно ограничиться одноразовой галтовкой, а иногда требуется несколько раз повторить ее с отделкой на полировочном круге.

Корпус галтовочного барабана изготавливают из листовой стали. С внутренней стороны его облицовывают древесиной или резиной (толщиной 6—8 мм), что позволяет в значительной степени уменьшить шум. Деревянная или резиновая обшивка предохраняет корпус барабана от коррозии (ржавчина может испортить внешний вид детали) при так называемой мокрой галтовке, когда для интенсивного удаления рисок с поверхности деталей соответствующий абразивный материал смешивается с водой.

Галтовочный барабан можно изготовлять из дюралюминия, тогда его обклеивают изнутри резиной, так как детали, соприкасаясь со стенками барабана, «окрашиваются» в серый цвет. В крышке барабана, через которую проводят загрузку, делают отверстия определенного диаметра либо оставляют небольшие щели; через эти отверстия и щели удаляется снятый при галтовке грат, литники и пленки.

Если барабаны установлены в отдельном помещении, то внутренняя облицовка корпуса для уменьшения шума не обязательна, и тогда отверстия целесообразно делать по всему периметру барабана.

Схемы обработки галтовкой достаточно хорошо и подробно разработаны. В них используют в основном вращение круглых или граненых барабанов вокруг вертикальной, горизонтальной, наклонной оси (рис. 4.1) или одновременно вокруг нескольких осей. Изделия жесткой конструкции и с большими размерами подлежащих удалению дефектов обрабатывают в барабанах со смещенной осью вращения (типа «пьяной бочки») или же в галтовочных барабанах V-образной формы.

Рис. 4.1. Схемы обработки галтовкой:

а — в наклонном барабане; б — в вертикальном барабане; в — в горизонтальном барабане В барабанах V-образной формы (рис. 4.2) две цилиндрические камеры соединены под углом 60°. Обработка изделий в таких барабанах характеризуется интенсивными соударениями деталей между собой и со стенками барабана за счет создания встречного движения деталей при перемещении их из верхних слоев к основанию, что позволяет осуществить операцию полирования [1].

Рис. 4.2. Принципиальная схема V-образного галтовочного барабана

Обработка изделий галтовкой — это наиболее простой и производительный способ механизации технологических операций. При вращении галтовочного барабана изделия, перемещаясь, подвергаются трению одно о другое, о стенки барабана и наполнитель, в результате чего происходит обработка поверхностей и кромок. Качественное снятие грата, как было сказано выше, обеспечивается при толщине его не более 0,3 мм. При толщине грата более 0,3 мм качественная обработка не обеспечивается.

Для интенсификации процесса обработки изделия иногда закрепляют на отдельной оси и сообщают им дополнительное вращение или в барабане устанавливают перегородки, поперечные ребра или другие приспособления. Известны два основных вида барабанных установок: первые работают при свободной загрузке обрабатываемых изделий и наполнителя, а во вторых обрабатываемые изделия закреплены в шпинделях или приспособлениях и неподвижны, а обрабатывающая среда при вращении перемещается относительно них.

Применяются галтовочные барабаны и непрерывного действия. Непрерывность работы достигается за счет наклона оси барабана под углом 5° к горизонтальной плоскости. В верхнюю часть барабана засыпают изделия, которые по мере вращения перемещаются вниз, где их продувают сжатым воздухом. Высокая производительность галтовки, а также хорошее качество обработки гарантируется при загрузке (изделиями, наполнителем и жидкостной средой) до уровня ниже осевой линии барабана на 20—30 мм; для крупных и прочных изделий — на 50—75% всего объема; хрупкими изделиями барабан заполняют на 70—80% объема. Это объясняется тем, что уменьшение содержания наполнителя (до 25%) приводит к сильным соударениям, которые могут привести к повреждению изделий, а увеличение его содержания требует более длительной обработки.

Для обработки изделий с глянцевой поверхностью стенки барабанов делают из листового текстолита, а внутреннюю их полость обивают войлоком, кожей и т. п.

В качестве наполнителей (обрабатывающей среды) для более интенсивного снятия грата могут служить: бракованная металлическая арматура, куски напильников, гвозди, гайки, металлические и деревянные бруски, деревянные колышки, кубики, стальные шарики, войлочные обрезки, размер и форма наполнителей определяются размером и формой деталей. При наличии в детали заглубленных мест наполнитель должен быть достаточно мелким, чтобы проникнуть в эти места. Во всех случаях размеры наполнителя должны быть меньше, чем размеры обрабатываемых изделий. Пленки в отверстиях деталей и грат в глухих отверстиях обрабатывают специальными наполнителями — стальными острыми штифтами. Наполнители должны быть также подобраны в соответствии с видом обработки (снятие грата, шлифование, полирование).

Частота вращения галтовочного барабана выбирается в зависимости от вида обрабатываемых пластмассовых деталей, от их размера и конфигурации, а также от условий галтовки («сухая» или «мокрая»). Быстрое вращение барабана приводит к тому, что детали «переносятся» то в верхнюю, то в нижнюю часть барабана и возможны повреждения их поверхности. В то же время при небольшой частоте вращения барабана не создается достаточная сила трения между обрабатываемыми деталями и наполнителем.

При галтовке крупных (наибольший размер свыше 50 мм) или непрочных деталей частота вращения галтовочного барабана выбирается равной 20—30 об/мин, а для деталей, выдерживающих сильные удары, 40—80 об/мин.

Продолжительность галтовки определяется формой детали и толщиной грата. При толщине грата до 0,05 мм время обработки — 2—5 мин, для толстого грата (до 0,15 мм) — 1—3 ч, для очень толстого грата (до 0,35 мм) — 3—7 ч.

В ряде случаев галтовку комбинируют с охлаждением изделий. Устройство для удаления грата с изделий из полимерных материалов (рис. 4.3) снабжено барабанами 4, куда загружают предварительно охлажденные детали. С помощью зубчатого механизма 1 поднимают крестовину 2 до соприкосновения барабанов 4 с крышками 5. Если температура деталей выше оптимальной для обработки данного материала, то система регулирования температуры, получив сигнал от датчика 17 через токосъемники 20 и 21, вырабатывает импульс для открывания отсечного клапана 12. Хладагент поступает из резервуара 13 по трубопроводу 11, каналам 10 и каналам осей 16 в барабаны 4 до тех пор, пока температура в полости барабана не достигнет заданной величины, после чего срабатывает система регулирования температуры, и подача хладагента прекращается. Затем приводят во вращение вал 9, от которого через крестовины 8,2 и опоры 15, 18 получают вращение барабаны 4. Закрепленные на полых осях 16 колеса обкатываются по внутренней поверхности кольцевого элемента 6, в результате чего барабаны 4 получают вращение вокруг центрального вала 9.

в направлении, противоположном направлению вращения самого вала 9. В процессе обработки выделяется тепло, и температура может подняться выше температуры охрупчивания материала. С изменением температуры сигнал от датчика 17 через токосъемники 20 и 21 поступает к узлу 14 для регулирования температуры. Клапан 12 вновь открывается, и хладагент в процессе обработки подается в барабаны. После окончания обработки барабана 4, установленные полуосями 19 в опорах 18 крестовины 2 опускают с помощью зубчатого механизма вниз и разгружают опрокидыванием вокруг оси 3.

Рис. 4.3. Устройство для удаления грата с изделий из полимерных материалов методом галтовки:

• 1 — зубчатый механизм; 2 — нижняя крестовина; 3, 16 — оси; 4 — барабан;
• 5 — крышка; 6 — кольцевой элемент; 7 — колесо; 8 — верхняя крестовина;
• 9 — центральный вал; 10 — канал; 11 — трубопровод; 12 — отсечной клапан;
• 13 — резервуар; 14 — узел регулирования температуры; 15, 18 — опоры;
• 17 — датчик температуры; 19 — полуось; 20, 21 — токосъемники

Для обработки небольших партий малогабаритных различных по конфигурации и размерам изделий применяют групповую установку по 4—8 барабанов на одном стенде с несколькими роликоопорами (рис. 4.4). На верхних роликах 5, 6 установлены барабаны 7, а на нижних роликах 3 — более крупные барабаны 2. Крутящий момент передается от электродвигателя (на рисунке не показан) через редуктор 1 на нижний ряд роликов, а от него с помощью ременной передачи 4 на верхние ролики 5.

Рис. 4.4. Схема установки с несколькими галтовочными барабанами (пояснения в тексте).

Мокрую галтовку применяют, как правило, для зачистки деталей, материал которых не поглощает воду. Герметичный барабан до 2/3 объема загружают пластмассовыми деталями и заполняют водой, которая смягчает удары деталей при обработке. При этом частота вращения барабана может быть значительно увеличена, в результате сокращается продолжительность зачистки.

Все детали после галтовки обдувают в камере сжатым воздухом для удаления металлических опилок, стружки, пыли.

Даже детали небольших габаритов протирают в галтовочных барабанах. В этом случае вместе с деталями в барабан загружают обрезки фланели или сукна.

При мокрой галтовке образующиеся в процессе трения частицы пыли смываются водой, поэтому после зачистки детали необходимо сушить.

Еще одним вариантом обработки изделий является пневмогалтовка. Детали из приемного бункера через дозатор (типа шлюзового затвора) поступают на сетку контейнера. По форме контейнер представляет собой усеченный конус, повернутый большим основанием вверх, что обеспечивает изменение скорости проходящего в нем охлажденного потока воздуха. Предварительно охлажденный до температуры минус 60—120°С воздух поступает в контейнер снизу вверх, проходя через сетку, на которой находятся обрабатываемые изделия. Скорость охлажденного воздуха у нижнего конца контейнера регулируется в таких пределах, чтобы изделия имели возможность подниматься с сетки и находиться во взвешенном состоянии. Вследствие того что площадь свободного сечения контейнера увеличивается по мере подъема потока воздуха, на некоторой высоте скорость потока достигает такого значения, при котором он уже не может поднимать изделия и удерживать их во взвешенном состоянии. Замороженные потоком воздуха изделия падают вниз, сталкиваясь между собой, со стенками контейнера и крыльчаткой, расположенной на оси контейнера. Поскольку сечение грата меньше размеров самих изделий, грат охлаждается быстрее, его хрупкость при пониженных температурах увеличивается, и это приводит к его скалыванию. После обработки подача воздуха прекращается, сетка опускается и изделия выгружаются через нижний люк.

Кроме того, для удаления грата, скругления острых кромок, полирования и глянцевания поверхностей применяется виброгалтовка (вибрационная зачистка).

При виброгалтовке детали испытывают одновременное воздействие микроударов и трения. Удары вызваны действием направленных вибраций, сообщаемых рабочей камере, в которой размещены обрабатываемые детали и рабочая среда. В результате действия трения и большого числа микроударов происходит хрупкое разрушение и истирание обрабатываемого материала. Схема установки для вибрационной зачистки показана на рис. 4.5 [1].

Рис. 4.5. Схема установки для виброгалтовки:

1 — рабочая камера; 2 — пружины; 3 — вибратор; 4 — бак; 5 — шланг Детали загружаются в камеру 1, заполненную требуемой рабочей средой. Камера, смонтированная на пружинах 2, может колебаться в различных направлениях. Эта камера подвергается вибрации от инерционного вибратора 3. Последний представляет собой вал с двумя опорами, размещенными в сварном или литом корпусе и расположенными в конце вала дисками с несбалансированными грузами. Смещением подвижного груза относительно неподвижного осуществляется изменение возмущающей силы вибратора и соответственно амплитуды колебания. Обычно амплитуда колебаний изменяется в пределах от 0,5 до 5—9 мм. Частота колебаний регулируется от 900 до 3000 об/мин. Схема привода вала вибратора 3 показана на рис. 4.6.

Детали и рабочая среда при таком методе зачистки непрерывно подвергаются переменным по знаку ускорениям и перемещаются относительно друг друга, совершая два движения: колебание и медленное вращение всей массы (циркуляционное движение). В процессе обработки детали занимают различные положения в рабочей среде, что обеспечивает достаточно равномерную обработку всех поверхностей.

Рис. 4.6. Схема привода вала вибратора:

• 1 — рабочая камера; 2 — вал вибратора; 3 — эластичные муфты;
• 4 — промежуточный вал; 5 — электродвигатель

Различают сухую и мокрую виброгалтовку. Так же как и обычной галтовке, мокрой можно подвергать детали, материал которых не поглощает воду.

Интенсивность вибрационной зачистки зависит от режима и продолжительности обработки, характеристик и размеров частиц рабочей среды, объема камеры и степени ее заполнения. Количество удаляемого материала (съем) возрастает с повышением частоты и амплитуды колебаний, размеров частиц рабочей среды, массы обрабатываемых деталей, с увеличением степени заполнения рабочей камеры.

Рабочая камера заполняется обычно на 0,7—0,8 ее объема. Однако увеличение количества удаляемого материала наблюдается до тех пор, пока существует значительная разница в объемах рабочей среды и обрабатываемых деталей (объем деталей должен быть в 1,5—2 раза меньше объема рабочей среды).

Для достижения максимального удаления обрабатываемого материала частицы неабразивной рабочей среды (гетинаксовые призмы, стальные шарики, морской кремень и др.) должны быть шероховатыми, обладать достаточной массой, что в целом обеспечивает лучшие скоблящие (режущие) свойства.

Конфигурация обрабатываемых деталей определяет характер контакта частиц рабочей среды с различными элементами обрабатываемой поверхности. Наиболее интенсивно происходит обработка острых кромок, ребер и прочих выступающих элементов обрабатываемых поверхностей. При этом размеры деталей изменяются незначительно.