Способ обработки поверхностей деталей
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЙОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ В рабочих емкостях с выполненным в виде усеченного конуса вращающимся дном, при котором рабочую емкость заполняют обрабатывающей средой, а детали закрепляют на размещаемых в объеме рабочей емкости с возможностью изменения углового положения шпинделях, отличающийся тем, что, с целью повышения качества упрочнения деталей типа .шестерен, последние располагают торцамй параллельно образующей конической поверхности дйа, угловую скорость вращения дна устанавливают в пределах 80100 /с, а угловую скорость вращения .шпинделей определяют кэ следующего вьфажения . Tlv -
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(бд) В 24 В 31/О 8 и й: (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 где (Ю—
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Г21) 3378681/25-08 (22) 13. 01. 82 (46) 23. 07. 83. Бюл. Р 27 (72) В. О. Трилисский, В.В. Панчурин, B. И. Алферов и Н. A. Журавлев (71) Пензенский политехнический институт (53) 621.924.7(088,8) (56) 1. Патент Великобритании
Р 1166864, кл. В 3 Э, опублик.
1969. (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ в рабочих емкостях с выполненным в виде усеченного конуса вращающимся дном, при котором рабочую емкость заполняют обрабатывающей средой, а детали закрепляют на размещаемых в объеме рабочей емкости с воэможностью изменения
„„SU„„1030146 А углового положения шпинделях, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества упрочнения деталей типа, шестерен, последние располагают торцами параллельно образующей конической поверхности дна, угловую скорость вращения дна устанавливают в пределах 80ф
100 /с, а угловую скорость вращения, шпинделей определяют из следующего выражения
+ г 5V< -(15...30Д, угловая скорость вращения шпинделя, 1/с требуемая скорость соударе- 9 ния шариков с обрабатываемой поверхностью деталей, м/с3 оадиус шестерни, м.
10 30146
Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке гранулированной рабочей средой и может быть использовано для упрочнения поверхности деталей типа шестерен.
Известен способ обработки поверхностей деталей в рабочих емкостях с выполненным в виде усеченного конуса вращающимся дном, при котором рабочую емкость заполняют обрабатывающей средой, а детали закрепляют на размещенных в объеме рабочей емкости с возможностью изменения углового положения шпинделях (1).
Недостатком известного способа обработки поверхностей деталей является отсутствие режимов, обеспечивающих высококачественное упрочнение поверхностей деталей типа шестерен рабочей средой в виде мелких стальных закаленных шариков.
Цель изобретения — повышение упрочнения деталей типа шестерен.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки поверхностей деталей в рабочих емкостях с выполненным в виде усеченного конуса вращающимся дном, при котором рабочую емкость заполняю обрабатывающей средой, а детали за-. крепляют на размещаемых в объеме рабочей емкости с возможностью изме+ нения углового положения шпинделях, детали располагают своими торцами параллельно образующей конической поверхности дна,. угловую скорость вращения дна устанавливают в пределах 80-100 /c а угловую скорость вращения шпинделей определяют из следующего выражения
50 Установлено, что максимальная угловая скорость диа., при которой поток сохраняет свою форму, равна
80-100 4/с. При больших скоростях поток нарушается и интенсивность обработки Резко падает.. Скоростям
80-100 7/с соответствуют, как отмечено выше, скорости движения частиц потока 15-30 м/с. Даже при таких скоростях частиц потока для обеспечения необходимых скоростей их
60 соударения с поверхностями зубьев обрабатываемых шестерен последние необходимо вращать с угловыья скоf ростями порядка 100 /с и выше. Поэтому обработка при максимальной
65 угловой скорости дна дает возмож%7 — (V< (15... 30)), где Ю вЂ” угловая скорость вращения шпинделя 1/с
Ч„ — требуемая скорость соударения шариков с обрабатываемой поверхностью деталей, м/с;
r " радиус шестерни, м.
На чертеже показана схема расположония в рабочей среде цилиндрической прямозубной шестерни.
Обрабатываемые шестерни 1 устанавливают в рабочей камере 2 центробежно-ротационной установки таким образом, . чтобы расстояние от их торцовых поверхностей до вращающегося дна 3 не превышало 10-20 мм.
Для обеспечения равномерной обработки по всей ширйне колеса угол между осью шестерни и наклонной поверхностью дна 3 должен быть .близким к 90о. Направление вращения шестерен должно бить противополож ным направлению иэ условия равномерной эффективной обработки всей сложной криволинейной рабочей поверхности Шестерни. Размеры шариков
25 т
45 выбирают минимальными, исходя из того, чтобы радиус их свободно вписывался в поверхность зуба. Шарики могут быть стальными или чугунными.
Угловую скорость дна 3 устанавливают равной 80-100 /с, а угловую скорость вращения обрабатываемых шестерен определяют в зависимости от их диаметра и габаритов центробежно-ротационной установки по приведенному выражению. При этом необходимую скорость соударения шариков с поверхностью шестерни V< выбирают в зависимости от ее твердости на основании известных данных для дробеструйной обработки или по экспериментальным данным. Численные значения У колеблются в пределах
20-150 м/с.
Скорость движения компонентов рабочей среды в тороидально-винтовом потоке при использовании шари-. ков диаметром 1-2 мм и при угловой скорости движителя потока 80-100 /с может быть принята 15-20 м/с, если диаметр рабочей камеры 0,4-0,6 м и 20-30.м/с, если диаметр рабочей камеры 0,6-1,0 м.
Теоретические и р кспериментальные исследования показали, что скорости движения компонентов рабочей среды по поперечному сечению тороидальновинтового потока неодинаковы. Наибольшие скорости наблюдаются в области, примыкающей к дну причем ширина этой области 50-70 мм в зависимости от условий обработки.
Поэтому размещение шестерен в потоке рабочей среды на расстоянии 1020 мм от дна рабочей емкости обеспечивает их нахождение в зоне наибольших скоростей компонентов рабочей среды и тем самым интенсивное упрочнение. Размещение шестерен на расстоянии менее 10-20 мм от движителя потока затрудняет прохождение компонентов рабочей среды в пространстве под шестерней, что нарушает поток и приводит к неравномерной обработке поверхностей зубьев.
103014б ность выбирать минимальную из возможных угловую скорость вращения шестерен, численное значение которой определяют по приведенному выражению. При этом достижение скоростей 80-100 /с обеспечивают приводы практически всех известных цент робежно-ротацнонных установок., а снижение скоростей вращения обрабатываемых шестерен позволяет упростить конструкцию приспособлений !О для их крепления (в частности, увеличить количество одновременно об-. рабатываемых деталей ), а также повысить надежность работы этих приспособлений. 15
Пример. Упрочнению подвергают окончательно обработанные цилиндрические прямозубые и косозубые зубчатые колеса, конические прямозубые колеса, а также конические колеса с винтовым зубом (см. таблицу).
Обработка производится на центробежно-ротационной установке с диаметром рабочей камеры 0,5 м стальными закаленными шариками диаметром
2 мм.
Зубчатые колеса закрепляются в специальном шпиндельном приспособлении, обеспечивающем регулировку пространственного положения колес и ЗО бесступенчатое изменение угловой скорости их вращения.
Обработка производится известным и предлагаемым способами. В первом случае зубчатые колеса устанавливаются в рабочей камере таким образом, что их оси параллельны оси вращения движителя потока и вращаются с угловой скоростью 150 /с. Во втором случае зубчатые колеса устанавливаются в рабочей камере в соответствии с рекомендациями предлагаемого способа и вращаются с уголовыми скоростями, величины которых рассчитаны по приведенному выражению. При этом величина скорости соударения шариков с поверхностью обрабатываемой детали < принята равной 35 м/с (на основании предварительных экспериментов), а скорость движения компонентов рабочей среди - 20 м/с.
Угловые скорости вращения зубчатых колес составляет 170 /с для цилиндрических косоэубых колес; 220 /с для конических прямоэубих и конических колес с винтовым зубом 270 ./с для цилиндрических прямозубых колес.
Угловая скорость вращения дна постоянна во всех сериях экспериментов и равна 80 /с,, продолжительность обработки - 29 мин.
ПоСле обработки зубчатые колеаа подвергаются усталостным испытанияи на специальном стенде при воздействии энакоиостоянной несимаетричной нагрузки на базе 10.циклов.
Результаты экспериментов приведены в таблице.
Ф 1
М I н 1 о 1
О 1
П3 3 1 f-ч
О о eь-
Э и I а э 1 бб! I $ 1 ббб О 1 Ф 1 .4
НО! а! Х
OOI
ОО!
Ql L Ь вЂ” -4 — — 3
gO l
Ю
РЪ
Ю
М
РЪ
Оъ
Ю сч с ъ
O)
%-б
GO с с:б сч бС .б
CO сч
Ю с ) сч
1 бс3 O 1б!
Ioe
ИХ с!
ОХО
kt а» а Э
Э Ill
I!I Q В
Н 1."
I
1
Ю
1 ifl
ЧР сй
1 сЧ бСб б
CO
„„g
soõ еэн айо
"х1х и х
eÎ "бб Ф н» ° х
Х Цб-б
3 сЧХ е ф с ббб .! хс б 0) Э
g х с
15.
» 34 III ц бс!
Ф н бх сч ж
Х й
1.
Х
Ю
1 х fl ие ох и е э о
g О
9сб о хасэ
ЦC4 х ао
Х 1 Х
1
"1
I
I
1
1 б
Э Э
О ОО и»
emo си
МИФ хйц о ао мих о и ое
Мни
М бс! Э
Еб 1бб Й бо о
» Х
f
1
1
I
1
Ф !
I
I1
I
I
I
1
1
I 1
I
1
ЭЗ ! с! I сб 4
I М
I 1б ш
1 ч-4 Н и б-с
I бЪ.И II g °
xн и eau
103014б
X Z 5 I!I и ж
Э Осб f6 н» х
Ц б-б g Ф
641 С1»
aOЫИ
Ф ф с бс! бб!
Х! Х б бб Е
М
1"
Ю гб с СО
° .сб б-б Х !!CO Н
И 11 II II Сбт. I- 1,б
1= Я бб А0 жоФ
ЦИ1: доо! с сО
Сб\ б"б х
СЧ 11бЛ! с ЪСЧ С»
Call н и о ° х н
@ et >u бСб ф и "(СЧ Ггб Ф Ю 1 с О с ° Ф L0О1с Ъ 11 I б сЧСЧ Гбб сбII II II O д н
Яс1Е б ЦО
3 хиХ о 2
eon
> ooz буэно
ХЦХО оох» 4ххя
1030146 г
Составитель Я. Финн
Редактор О. Бугир Техреду,Тепер. Корректор А. Повх
Заказ 5065/16 Тираж 795 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал IHIP. "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Как видно из таблицы, предел выносливости зубчатых колес, обработанных предлагаеьым способом, в среднем на 15 — 25%, выше, чем при обработке известным способом
