CN105578925A - 机械加工工具，及用于制备机械加工工具的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于机械加工的工具，优选为刷，包括主体（2）；多个细丝（3），所述细丝具有第一部分（3a）和第二部分（3b），所述第一部分（3a）锚固至所述主体（2），所述第二部分（3b）设计为当所述主体（2）绕相对轴（4）转动时，施加刷运动，其中所述主体（2）包括保持部分（5），该保持部分由粘合材料制成并界定所述主体（2），其中所述细丝（3）的所述第一部分（3a）嵌入和并入所述保持部分（5），以与所述主体（2）形成一体。所述主体（2）具有多个窗（10），所述窗（10）设计为在所述刷高速转动过程中改善所述细丝（3）的所述第一部分（3a）与环境的热交换，以降低温度。

Description

机械加工工具，及用于制备机械加工工具的方法和设备

技术领域

本发明涉及机械加工工具，及其制备机械加工工具的方法和设备。

更具体地，本发明涉及工业刷或业余用刷（Hobbybrush），以及制备这种刷的方法和设备。

本发明特别适用于工业刷和业余用刷领域，也就是说，刷用于机械加工工艺（例如，去除毛刺或磨损表面），或者用于获得工业应用和业余应用（即：在私人领域，作家庭用途）中的密封处理（气密性、防尘等）。

背景技术

市场中已有以下类型的工具：

杯刷；

圆形刷；

用于业余应用的其他类型；

用于其他应用的线形刷（称为“条刷”）。

在本文中，现有技术的刷通常包括刷体和多个细丝，多个细丝具有第一部分和第二部分，第一部分机械锚固至刷体，第二部分设计为当刷体绕其轴转动时或用作固定件时，施加刷运动。

关于刷的“活动”部分，即细丝，这些通常绕环卷绕，并且可以是金属细丝（也就是说，扭曲的束或弯曲的丝）、合成细丝（直的或弯曲的）和天然细丝（马鬃等）。

在扭曲束的刷（具有金属丝）中，细丝分组成束，然后扭曲。每束与在刷的外周附近的凸缘上的孔连接。

在弯曲的细丝环中，凸缘称为套圈，并与金属安装环相互作用，其中细丝围绕金属安装环弯曲成U型。为了将细丝保持在正确位置，套圈在其圆柱形部分上形成珠状。

因此，套圈和金属安装环（通常为金属环）“抓紧”细丝，细丝折叠成U型并全部围绕安装环的内周分布。

在具有弯曲的细丝的杯刷的制备过程中，通常组装四种元件，即，内杯，外杯和缩减器（或夹紧元件），通过塑造缩减器的末端，使具有细丝的环更接近其他元件，从而将它们包装在一起，形成单一主体。

在一些现有技术的刷中，上述过程通过将工具（通过浇铸或注塑成型）部分或完全地嵌入塑料材料，通常是聚氨酯、塑料树脂等来完成。

在该制备方法中，形成刷的部分（凸缘、杯等）的所有的金属部件内部完全或部分地被塑料材料包覆，或者仅具有金属细丝的环嵌入所述塑料中。

应该注意的是直到本发明为止，该方法仅对具有金属细丝的刷施加的原因如下：

安全性，因为在刷操作过程中，细丝不会达到断裂点；

刷效率，因为尽可能将刷保持在直线位置，使得刷运动更加有效。

根据这种制备系统制备的目前的刷都具有几个缺点。

实际上，以这种方式制备的刷倾向于在刷体上产生高浓度的热量，也就是说，在与活动的细丝部分相对的部分上。如果刷体完全由塑料制成，那么热量将导致塑料基质的性能的快速破坏，从而使得塑料弯曲，细丝快速被破坏（因为它们没有被塑料保持在合适的位置）。

此外，过量的热量也产生污染被刷表面的风险。

进一步地，目前具有研磨粉的合成细丝的刷不完全嵌入塑料材料中，其具有在刷涂过程中丢失研磨粉，造成移动机械部件快速磨损的缺点。

发明内容

在本文中，本发明的基本目的在于提供机械加工工具，以及用于制备所述机械加工工具的方法和设备，其能够克服现有技术的上述缺陷。

更具体地，本发明的目的在于提供一种机械加工工具和用于制备机械加工工具的方法和设备，该机械加工工具具有简单的结构，且允许减少制备成本同时确保即使在高速转动使用时的高度的稳健性。

进一步地，通过根据权利要求8至13中一项或多项的方法和权利要求14的设备制备的、权利要求1至7中一项或多项的工具（更具体地为刷）实现上述目的。

更具体地，通过用于机械加工的工具实现上述目的，所述工具包括：主体；多个细丝，所述细丝具有第一部分和第二部分，所述第一部分锚固至所述主体，所述第二部分设计为当所述主体绕相对轴转动时，施加刷运动，其中所述刷体包括结合部分，该结合部分界定刷体自身的外壳，并由粘合材料制成，其中所述细丝的所述第一部分嵌入并并入粘合材料中，以与所述刷体形成一体。

根据本发明，所述结合部分具有多个（穿透式的）窗，其设计为在所述工具高速转动过程中改善所述细丝的所述第一部分与环境的热交换，以降低主体内温度增加的速度。

有利地，窗的存在显著增加散热速率，防止热量在塑料层（所述结合部分成为不良热导体）内积累，并使其在空气中通过对流被分散。

应该注意的是，术语“穿透式的”也用于包括在成型之后，窗被塑料材料的薄层遮盖的情况。

优选地，根据本发明的机械加工工具是工业刷或业余用刷。

在第一实施例中，细丝的第一部分通过多个窗部分地朝向壳体的外部。

但是，优选地，特别在杯刷中，其包括并入结合部分中、定位于细丝的第一部分周围以夹紧细丝的环。

因此，环通过多个窗部分地朝向壳体的外部，以改善所述刷高速转动过程中的热交换。

在一些实施例中，所述结合部分沿着所述细丝的所述第二部分延伸并与之合并，且具有一个或多个另外的（穿透）窗，其定位为使所述细丝的所述第二部分能够从外部接触，以改善所述工具（即，刷）高速转动过程中的热交换。

换句话说，第二细丝部分也被塑料层包围，并优选并入塑料层中，以减少细丝的“鼓起”，但是具有防止过热的一个或多个另外的窗。

在所示实施例中，该工具具有另外的穿透式的窗，所述另外的穿透式的窗从所述第二细丝部分的自由末端开始朝向所述刷体以螺旋方式延伸。

应该注意的是，嵌入至所述主体（其可以通常是以上所述四种类型中的一种）中的细丝由金属、合成材料或天然材料制成。它们可以具有或不具有研磨粉。

另一方面，所述主体，即，结合部分由选自以下的塑料材料制成（以获得不同硬度的刷体）：

聚氨酯；

热塑性材料；

弹性体；

硅树脂；

天然橡胶。

本发明的目的还在于提供一种用于制备所述工具（即，刷）的方法。

所述方法包括制备模具（或者两个半模，至少一个可以朝向另一个移动）的第一步骤，在其内部形成设计为接纳液体的模腔。

所述模具设置有至少一个进料管，其中液体（液态粘合材料）可以流入。

接下来，将多个细丝放置在模具内部，使细丝的至少第一部分定位在模腔内，将液态的粘合材料引入所述模腔，使所述细丝的至少所述第一部分浸入所述粘合材料中。

接下来，固化所述粘合材料，以形成结合部分，其并入所述细丝的至少所述第一部分，从而构成嵌入有所述细丝的所述第一部分的刚性主体（或刷体）。

根据本发明，制备模具的步骤至少包括在所述固化步骤结束时，用于制备多个插入物的步骤，所述多个插入物锚固至所述模腔的壁，并设置为用于界定相应的多个穿透式的窗，所述多个穿透式的窗设计为在所述刷高速转动过程中改善所述第一细丝部分与环境之间的热交换，以降低温度。因此，穿透式的窗塑形为与插入物匹配。

优选地，制备多个细丝的步骤通过如下方式进行：将所述细丝的所述第一部分定位为使插入物为同一第一部分界定径向邻接部。

有利地，这样，插入物为细丝界定抓紧部件，从而粘合材料可通过在压力下注射而进料，而不需要在压力和注射材料的密度的作用下移动细丝。

在一些实施例中，插入物通常与第一（或第二）细丝部分接触放置。

相对于在刷体内侧表面和外侧表面的位置，这些插入物的几何形状、厚度和延伸部可以不同。

或者，插入物放置为与细丝保持环接触。

在这种情况下，在引入液体之前，该方法包括将环放置在腔内的第一细丝部分周围，从而细丝可以被卡紧。

因此，插入物放置在抵靠环（其外侧）的邻接部，从而在固化步骤结束时界定多个穿透式的窗。

然后，在固化之后，可以通过窗从外部看到环。

应该注意的时，在杯形或锥形刷中，多个细丝定位为形成环形线圈。

根据本发明的一个方面，插入物锚固至腔的侧壁，以形成位于环线线圈外部的径向邻接部。从而，插入物可定位在环形线圈外部。

替代性或附加性地，模具可以包括中心销，在使用时，该中心销限定用于缩小刷的通道。

在这种情况下，环形线圈大致与中心销同轴。

在一个实施例中，插入物锚固至中心销上，以形成环形线圈内部的径向邻接部。从而，插入物可插入中心销和线圈之间，以在线圈内部形成保持部分的区域的窗。

该方法优选通过作为本发明目的之一的设备来实施。

该设备包括模具，其在内部形成有模腔，并配备有导入所述模腔的至少一个进料管；其中，所述设备包括多个插入物，该多个插入物锚固至所述模腔的壁（侧面或销），并定位为形成用于定位在所述模腔内部的细丝的部分的径向邻接部，以在所述刷内形成多个窗，该多个窗设计为在刷高速转动的过程中改善所述细丝与环境之间的热交换。

附图说明

参考附图，通过对刷和用于制备所述刷的方法和设备的优选的、非限制性的实施例的描述可以更加明白本发明的进一步的特征和优点，其中：

图1展示了根据本发明的工具，特别是杯刷的横截面；

图2展示了根据本发明另一方面的部分地浸入有细丝的工具；

图3展示了根据本发明的工具，特别是圆形刷的横截面；

图4展示了根据本发明另一方面的图3的工具；

图5展示了根据本发明的工具的另一个实施例，具体为条刷；

图6展示了根据本发明的、用于制备机械加工工具，特别是杯刷的设备的简化的横截面。

具体实施方式

参考附图，数字1表示根据本发明的机械加工工具（即，刷）。

更详细地，在图1和2中，数字1表示工业杯刷，在图3和4中，数字1表示工业圆形刷。

另一方面，在图5中，数字表示1表示线形刷，通常称为“条刷”。

工具1，即，刷包括主体2（即刷体）和多个细丝。

应该注意的时，不是为了限制本发明的范围，下文中经常用“刷1”代替更通常的“工具”，用“刷体2”代替“主体”。

因此，刷1包括刷体2和多个细丝3。细丝3具有第一部分3a，和第二部分3b，第一部分3a锚固至刷体2，第二部分3b设计为当刷1（即刷体2）绕其纵轴4转动时，施加刷运动。

根据本发明，刷体2包括由粘合材料制成的保持部分5，细丝3的第一部分3a浸入（嵌入，即，并入）保持部分5内。

因此，保持部分5合并细丝3的第一部分3a，以使其与刷体2形成一体。

粘合材料最初为液体材料，其随后在细丝3的第一部分3a的周围固化，从而将第一部分并入固体的刷体2。

优选地，保持部分是塑料材料的基体。

例如，保持部分包括固化在细丝3的第一部分3a周围的聚氨酯，以形成刚性（而不脆）块2，该刚性块2合并有细丝3的第一部分3a，以将其固定在合适位置。

从而，根据本发明，刷体2包括刚性块，该刚性块合并有细丝，并通过在模具6中固化液体塑料材料而获得（例如通过浇铸或注射成型）。

图1展示了刷1，刷1包括初始的环形元件11，其与弯曲的细丝或包含多个细丝3的扭曲的束（金属的或合成的或天然的）连接。

如上所述，细丝3至少部分嵌入刷体2内，即塑料材料的保持部分5内。

根据本发明，刷体2包括粘合材料的保持部分5，其中所有存在的元件（缩减器7、外杯9、内杯8）不是从外部并入，而是从内部并入。

由塑料材料制成的保持部分（即，结合部分5）形成刷体2，并界定其外部形状。

至少细丝3的第一部分3a嵌入保持部分5内。

根据本发明，主体2（或刷体），更具体地，保持部分5配备有多个（穿透式的）窗10，该多个窗设计为在刷高速转动的过程中改善细丝3的第一部分3a与环境之间的热交换，以降低刷的温度。

参考附图1，保持部分沿着细丝3的长度延伸，至少部分地从内部和外部合并第二部分3b。

在该结构中（图1），如上所述，塑料材料（即，保持部分5）沿着与杯9相对的外侧部分延伸，并具有另一的螺旋形的窗10，其中可通过没有塑料材料的区域看到细丝的部分。

如图2所示，在刷体2中没有塑料材料的部分具有窗10（优选为矩形）。

在这个实施例中，刷1（在这种情况下是杯刷）包括减少数量的部件，也就是说，它仅包括细丝3和将细丝保持在合适位置的外部金属环12。因此，不需要缩减器7，以及外杯9和内杯8。

这通过固化结合部分5来实现，结合部分5构成用于经金属外环12部分地锚固细丝3的装置。

在这种情况下，部分浸入粘合材料中的外环12具有矩形部分，该矩形部分完全不含塑料，以更好地散热，使得将转动传递给刷1的螺纹连接件更加安全而不受损坏。

因此，环12通过多个窗10部分地朝向壳体的外部，以改善刷1高速转动过程中的热交换。

图2展示了本发明的杯刷的各种变更实施例中的一个。

鉴于此，用于将细丝3保持在合适位置的环12的金属部分以最佳方式散热（热交换器）。

图3展示了圆形刷，其中将刷1的全部部件保持在一起的刷体2设置在刷1的外部，并具有圆形窗10，该圆形窗10具有合适的直径和深度，并在盘形刷的侧表面可变地间隔开。

图4展示了另一个圆形刷，其中刷体2内的窗10为径向螺旋形，以在这种情况下获得金属细丝的均匀和受控的分散，以及被刷表面的通风。图5展示了线形条刷，其中将细丝3保持在一起的塑料支持物（刷体2）设置有窗10，在这种情况下，用于在支撑物的形成过程中保持细丝，并使得能够制备任何形状的条刷而不被破坏（在这种情况下，使用热塑性材料）。

粘合材料是液体塑料材料，其以合适的形状在细丝3的位置周围固化，以并入细丝3，形成刷体2。

例如，粘合材料可以是聚氨酯，其以合适几何形状固化在细丝3周围，以形成刚性（而不脆）块，该刚性块包含细丝3和刷的其他部件，以将它们固定在合适位置，并根据具有要求分散细丝。

图6示意地展示了用于制备刷1的设备，也就是说，展示了用于制备刷（在这种情况下为杯刷）的模具6，并展示了合适地定位以获得窗10的插入物13，以及制得的如上所述的刷体2。

在具体情况中，用于壳体或注射模具6的插入物13在杯刷的第一部分上使用。

在未展示的本发明的变更实施例中，刷体可以不包括螺纹金属缩减器，从而可以在形成粘合材料的保持部分5的过程中添加该螺纹金属缩减器。

应该注意的时，文中描述的本发明以杯形和圆形刷的方式实施，但是也可以以类似于所描述的这些的其他形状的刷来实施，也就是说，包括锚固至刷体的细丝，刷体设置为绕其轴转动以进行机械加工。

本发明的目的还在于提供用于制备刷1的方法，特别是此处所描述的刷1。

根据本发明，该方法按照顺序包括以下步骤：

制备用于形成设计为接纳液体的成型空间（或腔6a）的模具6；

将机械结构元件（或插入物13）安装在模具6内，以使准确地夹住金属细丝或合成细丝3，并在刷体2中产生合适的槽；

将具有细丝3的完成的或半完成的刷放置在成型空间内；

将液态的粘合材料引入所述成型空间，根据不同或均相密度，使所述细丝3的表面部分或全部浸入所述粘合材料中；

固化所述粘合材料，以形成固体的刷体2，其部分地或全部地合并有细丝3，以形成锚固有细丝3的刷1。

如上所述，粘合材料优选为具有高弹性和低脆性的塑料材料。

更具体地，粘合材料为塑料材料，如聚氨酯、热塑性或热固定材料、弹性体、硅树脂或天然橡胶。

应该注意的是，在杯刷或锥形刷中，多个细丝3定位为形成环形线圈。

根据本发明的一方面，插入物13锚固至腔6a的侧壁，以形成环形线圈外侧的径向邻接部。因此，插入物13定位在环形线圈外部。

或者，模具6可以包括中心销6b，其界定用于缩小刷的通道。

在这种情况下，环形线圈大致与中心销6b同轴。

在一个实施例中，插入物13锚固至中心销上，以形成环形线圈内部的径向邻接部。从而，插入物13可插入中心销6b和线圈之间，以在线圈内部形成保持部分的区域的窗10。

应该注意，引入液体粘合剂的步骤可以通过浇铸或通过注射来进行。

有利地，因为细丝3定位使插入物13形成用于细丝3的第一部分3a的径向邻接部，使粘合材料在压力下注射引入，从而能够显著增加生产能力。

实际上，如果注射速度过高或过低，模具6中的插入物13允许减小更换细丝3的风险，其相对于进入模具的材料供给的位置使得获得最佳压力分配，同时具有获得粘合材料的最佳渗入的优点。

本发明实现设定目的并带来重要的优点。实际上，插入物的存在使得：

在制备细丝的步骤中更好地定位细丝，以及随后引入和固化液体塑料材料的步骤确保细丝保持在正确位置，相对于转动轴位于中心位置；

在刷体的侧表面产生多个窗，使形成刷1的金属部件与空气接触；例如，为便于使用，可以具有外环，其将嵌入仅用于环所处部分的粘合材料中的一组金属细丝保持在环内部。

这些窗增加了刷体的热交换表面积，且由于形成刷体的窗中不含有或含有很少塑料材料，改善了热交换。这些窗也用于将细丝保持在合适位置，使刷特别有效地冷却，同样因为它们在刷体的外表面产生空气湍流运动，从而通过对流改善了热交换。

插入物特别用于刷体的注射成型，以将细丝保持在合适位置，同时引入液体塑料材料，插入物定位为优化模腔内高的成型压力的分布，从而允许使用更少的塑料材料。

应该注意的是，制备刷部件的步骤和引入液体塑料材料的步骤不一定是顺序的，且在本发明的一个变更例中，引入液体塑料的步骤可以在制备刷部件之前。

另一方面，固化液体塑料材料的步骤必须在制备刷部件和引入液体塑料材料的步骤之后。

从而刷易于制作且稳健，因为部分或完全地并入细丝的、具有合适形状的固化的塑料粘合材料的存在，克服了现有问题，同时显著节省了塑料材料，从而也减少了生产成本（降低了注射时间）。

这些形状也允许改善了刷的均衡性，因为在刷的某些区域，填充物可以具有更多的细丝浓度，在使用过程中，刷的性能保持不变。

这些形状也允许改进加工，例如通过条刷，具有完美的细丝分布和构建支撑物（刷体）及具有几何形状、以防止破裂风险的细丝分布的可能性来改进加工。

Claims (14)

1.用于机械加工的工具，所述工具包括：

主体（2）；

多个细丝（3），所述细丝具有第一部分（3a）和第二部分（3b），所述第一部分（3a）锚固至所述主体（2），所述第二部分（3b）设计为当所述主体（2）绕相对轴（4）转动或平移时，施加刷运动，其中所述主体（2）包括由粘合材料制成的保持部分（5），其中所述细丝（3）的所述第一部分（3a）嵌入并结合到所述保持部分（5）中，以与所述主体（2）形成一体；所述保持部分（5）限定所述主体（2）的形状；

其特征在于，所述保持部分（5）配备有多个窗（10），所述窗（10）设计为在所述刷高速转动过程中改善所述细丝（3）的所述第一部分（3a）与环境的热交换，以降低温度。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述窗（10）是穿透式的，以使所述细丝（3）和/或所述主体（2）内的部件与外部环境相连通。

3.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于，所述细丝（3）的所述第一部分（3a）通过所述多个窗（10）部分地朝向所述主体（2）的外部。

4.根据前面任一项权利要求所述的工具，其特征在于，所述工具包括环（12），该环定位在所述细丝（3）的所述第一部分（3a）周围以用于锁定所述细丝，且该环并入所述保持部分（5）内；所述环（12）通过所述多个窗（10）部分地朝向所述主体（2）的外部，以改善所述工具高速转动过程中的热交换。

5.根据前面任一项权利要求所述的工具，其特征在于，所述保持部分（5）沿着所述细丝（3）的所述第二部分（3b）延伸并与之合并，且具有一个或多个另外的穿透式的窗（10），该一个或多个另外的穿透式的窗（10）定位为使所述细丝（3）的所述第二部分（3b）能够从外部被接触到，以改善所述工具高速转动过程中的热交换。

6.根据权利要求5所述的工具，其特征在于，所述另外的穿透式的窗（10）从所述细丝（3）的所述第二部分（3b）的自由末端开始朝向所述主体（2）以螺旋方式延伸。

7.根据前面任一项权利要求所述的工具，其特征在于，嵌入所述保持部分（5）中的所述细丝（3）为具有研磨粉的合成型。

8.制备用于机械加工的工具（1）的方法，所述方法包括以下步骤：

制备用于形成设计为接纳液体的模腔（6a）的模具（6）；

制备多个细丝（3），该多个细丝定位为使得所述细丝（3）的至少第一部分（3a）位于所述模腔（6a）内；

将液态的粘合材料引入所述模腔，使所述细丝（3）的至少第一部分（3a）浸入所述粘合材料中；

固化所述粘合材料，以形成保持部分（5），该保持部分包覆所述细丝（3）的至少所述第一部分（3a），从而构成其中嵌入有所述细丝（3）的所述第一部分（3a）的刚性主体（2）；

其特征在于，制备模具（6）的步骤至少包括用于制备多个插入物（13）的步骤，所述多个插入物（13）锚固至所述模腔（6a）的壁，并设置为在所述固化步骤结束时界定相应的多个窗（10），所述多个窗（10）设计为在所述刷高速转动过程中改善所述细丝（3）的所述第一部分（3a）与环境之间的热交换，以降低温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，制备多个细丝（3）的步骤通过如下方式进行：将所述细丝（3）的所述第一部分（3a）定位为至少部分地与所述插入物（13）接触，从而所述插入物界定用于所述细丝（3）的所述第一部分（3a）的径向邻接部。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述引入所述粘合材料的步骤通过加压注射所述粘合材料来进行。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个细丝（3）定位为界定环形线圈；所述插入物（13）锚固至所述模腔（6a）的侧壁，以在所述环形线圈外部形成径向邻接部。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述引入步骤之前的制备环（12）的步骤，所述环（12）定位在所述模腔（6a）中所述细丝（3）的所述第一部分（3a）内用于锁定细丝；所述插入物（13）邻接在所述环（12）上，以在固化步骤结束时，形成多个穿透式的窗（10），所述多个穿透式的窗（10）使所述环（12）从外部可见，以改善所述刷（1）转动的过程中的热交换。

13.根据权利要求8至12中任意一项所述的方法，其特征在于，所述模具（6）包括中心销（6b），所述多个细丝（3）定位为限定与所述中心销（6b）大致同轴的环形线圈；所述插入物（13）锚固至所述中心销（6b），以形成位于所述环形线圈内的径向邻接部。

14.用于制备用于机械加工的工业刷工具的设备，所述设备包括模具（6），其在内部形成有模腔（6a），并配备有导入所述模腔的至少一个进料管（16）；

其特征在于，所述设备包括多个插入物（13），该多个插入物（13）锚固至所述模腔（6a）的壁，并定位为形成用于定位在所述模腔（6a）内部的细丝（3）的一部分的径向邻接部，以在所述刷内形成多个窗（10），该多个窗（10）设计为在刷高速转动的过程中改善所述细丝（3）与环境之间的热交换。