Способ обработки деталей в свободном абразиве

 

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 В 24 В 31 10

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

h3,„

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ вокруг оси смещенной относительно центра массы детали, назначают в диапазоне 1,0-2,5 при этом величина смещения последней оси определяется из соотношения г (A-с05(f)(f0(n-c05Q) t 5 pg j

Sing - pl С05q) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3226496/25-08 (22) 29.12.80 (46) 15.01.86, Бюл. Ф 2 (72) А.И.Попенко (53) 621.924..7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 745108, кл. В 24 В. 31/00, 1980. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

В СВОБОДНОИ АБРАЗИВЕ, при котором деталь размещают в псевдоожиженном абразиве и сообщают ей вращение вокруг двух нересекающихся осей, одну и.. который совмещают с геометрической осью детали, а вторую смещают относительно центра массы детали „ отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки внутренней поверхности цилиндрической детали, отношение угловой скорости вращения детали вокруг своей геометрической оси к угловой скорости вращения

ÄÄSUÄÄ 1204362 А где r — расстояние центра масс детали от оси, вокруг которой вращают с угловой скоростью; — радиус детали;

n = Я/ы; — угловая скорость вращения детали вокруг ее геометри- @ ческой оси; — коэффициент трения; — угол пересечения .осей; и — угловая скорость вращения детали вокруг оси, пересе- кающейся с геометрической > осью детали. Ю

04362

10

1 12

Изобретение относится к абразивной обработке (копированию, снятию заусенцев, скруглению острых кромок, зачистке и т.п.) внутренних преимущественно конических и цилийдрических поверхностей деталей типа дисков, роторов газотурбинных двигателей..

Известен способ обработки деталей в псевдоожиженном абразиве, согласно которому деталь вращают вокруг двух пересекающихся осей, одну из которых совмещают с геометрической осью детали, а вторую смещают относительно центра масс детали f1) .

Однако известный способ не обеспечивает производительной обработки внутренних цилиндрических конических и других поверхностей деталей, так как отношение угловой скорости вращения вокруг оси,не проходящей через геометрическую ось детали, к угловой скорости вращения детали вокруг своей. геометрической оси задают равным синусу половины угла конуса, а ось,не проходящую через геометрическую ось детали, смещают относительно центра масс детали на произвольную величину.

Цель изобретения — повышение производительности обработки внутренних цилиндрических, конических и других поверхностей детали.

Цель достигается тем,что согласнс способу обработки деталей в свободном абразиве, отношение угловых скоростей вращения детали вокруг своей геометрической оси к угловой скорости вращения вокруг оси, смещенной относительно центра массы детали, назначают в диапазоне 1,0 — 2,5,при этом величина смещения последней оси определяется из соотношения (A-соэ Q)f(tl(YI-с094) Ф gin (J)

Sing- p соз < где r — расстояние центра масс детали от оси, вокруг которой деталь вращают с угловой скоростью; р. — радиус детали;

n = а /са; — угловая скорость вращения детали вокруг ее геометрической оси;

P — крэффициент трения;

Ч вЂ” угол пересечения осей; — угловая скорость вращения детали вокруг оси, пересекающейся с геометрической осью детали.

На фиг.1 показан пример обработки детали с цилиндрической внутрен1 ней поверхностью в псевдоожиженном абразиве при расположении осей, вокруг которых вращают деталь, в вертикальной плоскости; на фиг. 2— разрез А-А на фиг.1.

Обработку внутренней поверхности детали 1 производят в псевдоожиженном слое абразива 2, расположенном в камере 3 на газораспределительной решетке 4, под которую через камеру Ь подают поток Q воздуха приводящего абразив в псевдоожиженное состояние.

Обрабатываемой детали 1 сообщают вращения с угловой скоростью Я вокруг ее геометрической оси 5 и с угловой скоростью и вокруг оси 6, пересекающейся с ее геометрической осью 5 под углом (в точке 0 (фиг.1 и 2).

Скорость движения абразивных частиц относительно внутренней поверхности и давление частиц на поверхность, от которых зависит производительность обработки, увеличивается с увеличением 63, 9 и и = Я /Q, однако при увеличении П необходимо увеличивать отношение /0, т.е. увеличивать габариты устройств, реалиэующих способ — оптимальные значения h, при которых обеспечивается производительная обработка внутренних поверхностей детали при практически приемлемых значениях r/R, т.е. при приемлемых габаритах устройств, находятся в диапазоне и =1,0-2,5, при этом угол выбирают следующим образом.

Сложное движение детали вокруг оси 5 и 6 рассматривают как мгновенно-поступательное движение центра

С масс детали и относительное вращательное движение с абсолютной угловои скоростью я

Силы инерции Кэриолиса при этом отсутствуют, так как переносное движение поступательно.

Силами веса частицы и аэродинамического сопротивления ее перемещению, в сравнении с силами инерции, пренебрегают так как они малы.

Рассматривая силы, действующие

55 на абразивное зерно массой ш находящееся на нижней образующей,(цилиндрической внутренней поверхности детали (фиг,1) а также силы, дейст1204362 где R„ е

08с

Я «+ Я сО 5 Ц

Соб

+ sSc (2) (1О) вующие на зерно .в при его произвольном положении (фиг.2), можно установить, что абсолютная угловая скорость ы, вращения детали равна геометрической (векторной) сумме угловых скоростей ы - и Р ее вращений относительно осей 6 и 5 может быть определена по формуле косинусов

При этом здесь и в дальнейшем верхний знак относится к случаю противоположных направлений вращений И и Я, а нижний знак — к одинаковым направлениям вращений (фиг.1).

Значение угла () между векторами абсолютной угловой скорости

Яа с (ИЛИ Я а С ) И ОСЬЮ ДЕтаЛИ определяем из векторного треугольника угловых скоростей (фиг.1), при этом значения косинуса и синуса угла ) () которые необходимы для дальнейшего анализа, равны

С системе отсчета, движущейся мгновенно- поступательно вместе с центром С масс детали, на частицу массой в действует переносная сила инерции (4) где .r — расстояние от центра масс детали до оси 6.

Сила инерции Р ц направлена перпендикулярно оси 6 и не"зависит от положения частицы.

Разложим силу P co на составляющие: Яя — нормальную к образующей

Д детали, и g rd — касательную к ней причем

Ф

Мса.1acosq- mr cd co8q, ЦЯ =1 < sin q rrrr ß sin y. (6)

В системе отсчета, вращающейся с угловой скоростью ю е относи-. тельно поступательйо двмкуй ейся системы, на частицу действует сипа инерции асс 41 Вс (6 1 — радиус-вектор частицы относительно вектора

УГЛОВОИ СКОРОСтн Иа с

Направление силы Ри перпенаБс

5 ДикУлЯРНО ВектОРУ 4)асс абсОлютной угловой скорости (фиг.1).

Значения .нормальной Np и касательной (с> составляющих векаьс тора Ру .различны в разных точках

1ð на внутренней обрабатываемой поверхности Ь детали вследствие различных углов между направлением PQа и касательными к точкам поверхности

Б в которых в данный момент находится частота (фиг.1 и 2).

На частицу rn, расположенную на нижней образующей А действует нормальная и касательная составляющие силы РИ соответственно

"И -rnRv con g (7) абс " огас сОВ g Gin f (8) где R — внутренний радиус детали.

При нахождении абразивной частицы в положении ш (или m4), (фиг.2) направление вектора P4) перпендикулярно поверхности 6 в этих точках (фиг.1) вследствие чего

30 нормальная составляющая N максиавс малька и равна силе инерции Ра т.е.

35 а касательная составляющая QG) О.

Возможность движения частицы относительно внутренней поверхности Ь детали обеспечивается, если в любой точке,,например, в точках ш,ш, m2, 40 m>, m4, и других (фиг.2) расположенной на внутренней поверхности Б нормальная составляющая N Q от вращения детали вокруг оси 6 будет больше чем максимальное значение

4s нормальной направляющей N u, от асс вращения детали с угловой скоростью

Уа с,т.е.

Ия Ки ря

В этом случае под действием силы

Яы, которая. больше Ny, абразив отбрасывается к нижней части внутренней поверхности детали, наиболее удаленной от.оси 6 .(фиг. 1 .и 2) при55 чем положение этого абразива остается неизменным относительно линии

О С в процессе ее вращения с угловой скороСтью u) вокруг оси 6, 5 1204362 Ь

Тогда при вращении детали отно- (5) и (7),учитывая значения сое и сительно ее центра С масс со ско- . е п 1 из (3) и (2),обозначая как и ростью.52 -абразив скользит относи- .я ранее — = п производя необходимые тельно внутренней поверхности дета- р нее ь1 ли, производя ее обработку. 5,ïðåoáðàç0âàíèÿ получим условие движеЕсли нормальная сила инерции ния вдоль нижней образующей А в стоNQ от вращения детали с угловой овс, рону выхода иэ внутренней поскоростью Q „ больше силы инерции лости детали

N z от вращения детали вокруг оси 6, то абразивные частицы, поджимаясь к 10 внутренней поверхности 6 детали т,„ .„ (14) по всему ее периметру, образуют плотное абразивное кольцо, вращающееся вместе с деталью1вследствие чего обработки не происходит. 15

Из (10),учитывая (5) и (9); получим г г

m r.Ы COSq >rnRQ с ° г

Подставляя в (11) значение И „, из (1), обозначая отношение угловой скорости 12 к скорости И через и т.е. и = Q /и, и производя необходимые преобразования, получим в окончательном виде необходимое и достаточное условие движения абразивной частицы относительно обрабатываемой поверхности Ь в тангенциальном направлении

25

1an(ni 2соз y)

R собЧ

Ци - Я С Р (йц+М +etc) p (13) где 11 — коэффициент трения абрази» ва по обрабатываемому ма- 55 териалу.

Подставляя в (13) значения Q61, gm » Яса;и „Нщ из (6), (8), где г — расстояние центра масс С от оси 6; 35 — внутренний радиус детали;

И вЂ” отношение угловых скоростей;

Ч вЂ” угол пересечения осей.

Возможность движения абразива 40 влево вдоль нижней образующей A внутренней поверхности в сторону Г выхода из внутренней полости детали, что необходимо для смены абразива в зоне обработки>обеспечивается, ес- 45 ли геометрическая сумма (Q Q t

Ц я, ) тан генциальных сил инерции больше can трения от суммы нормальных составляющих (Йя Ф- N Ю ) сил инерции (фиг.1), т.е. 50

Детали от специального привода (не показан) одновременно сообщают вращения вокруг осей 5 и 6 в противуположных направлениях — вокруг геометрической оси 5 детали ее вращают со скоростью 0 а вокруг оси 6, пересекающейся с геометрической осью 5 детали под углом ц и находящейся от центра С масс детали на расстоянии г — со скоро-. стью С

Под действием центробежных сил от вращения детали вокруг осей абразив прижимается к нижней части, внутренней поверхности детали, наиболее удаленной от оси вращения 6, и перемещается относительно внутренней поверхности в тангенциальном направлении вследствие того, что деталь вращается относительно вра. щающейся оси О, С с относительной угловой скоростью Q . .При этом происходит обработка детали..

При подходе абразивных частиц к нижней образующей А детали они под действием центробежных сил выбрасываются из внутренней полости детали в сторону " выхода из нее в камеру 3.

Вместо выброшенных из внутренней полости частиц ее заполняют новыми порциями абразива иэ псевдоожиженного слоя, в который погружена обрабатываемая деталь.

Таким образом, обеспечивается одновременная более производительная обработка как наружных так и внутренних поверхностей деталей.При этом автоматически обеспечивается циркуляция абразива через зону обработки внутренних поверхностей детади.

Способ рекомендуется для обработки деталей, имеющих относительно небольшие габариты (например, диаметр до 150-.350 мм). Способ может быть реализован и при обработке

Фиг.1

7 1 деталей с коническими и фасонными внутренними поверхностями, при этом угол между осями 5 и 6 должен быть равным углу (i(i Ф),где g — угол между образующей конуса и его геометрической осью . в случае обра204362 8 ботки конусных деталей, или — 1 мак симальный угол между хасав тельной -к профилю поверхности и осью детали,в случае обработки с фасонной внутренней по верхностью.

ВНИИПИ Закаэ 8464/12

Тираж 748 Подписное

Филиал ППП "Патент"-, г.ужгород, ул.Проектная, 4