Способ обработки деталей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к финишной обработке деталей уплотненным шлифматериалом в контейнерах с планетарным вращением. С целью интенсификации обрт ботки. повышения качества поверхностям деталей и повышения производительности контейнеру сообщают дополнительное переносное вращение в плоскости, перпендикулярной плоскости планет dp,пи о вращения контейнера. Скорости вращении регламентируют граничными условиями of) разования спиралевидного пространственного скользящего слоя В устройстве для реализации способа роторы планетарного механизма располагают симметрично относительно оси переносного вращения 2 с п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 24 В 31/104

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4489426/08 (22) 03.10.88 (46) 15.02.91. Бюл. ¹ 6 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.Н,Мартынов, В.Ç.Зверовщиков, А,Е.Зверовщиков и А.Т.Манько (53) 621.924.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 992172, кл. В 24 В 31/104, 1980, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к финишной обработке деталей уплотненным шлифматериалом в контейнерах с планетарным

Изобретение относится к отделочно-зачистным методам абразивной обработки и может быть использовано при шлифовании, полировании, снятии заусенцев и зачистке деталей, преимущественно сложной формы в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение качества и производительности отделочно-зачистной обработки деталей.

На фиг.1 приведена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 — то же, вид сверху с траекторией скользящего слоя; на фиг.3 — устройство для осуществления предлагаемого способа, общий вид; на фиг.4 — разрез А — А на фиг.3; на фиг,5— разрез Б — Б на фиг.3; на фиг,6 — схема движения рабочей загрузки при дополнительном переносном вращении барабана; на фиг.7— то же, вид сверху с геометрическими параметрами уплотненной рабочей загрузки.

Способ обработки осуществляют следующим образом, SU 1627382 А1 вращением. С целью интенсификации обг \ ботки, повышения качества понерхн0ст i! деталей и повышения производительности контейнеру сообщают дополнительно. Переносное вращение в плоскости, перпендикулярной плоскости плане1ар;;ого вращения контейнера. Скорости вра«««;!! регламентируют граничными условиями 00разования спиралевидного пространственного скользящего слоя. В устройстве для реализации способа роторы планетар ого механизма располагают симметрично относительно оси переносного вращения. 2 с.п, ф-лы, 7 ил.

В контейнеры 1 (фиг.1), смонтиронлнные в гнездах ротора 2, загружают обраб»тывающую среду и детали 3, подлежащ:1е обработке, при степени заполнения обьемз контейнера = 50 — 80;ь, Контейнеры закрывают и сообщают им планетарное движение со скоростью е нок руг оси 4 вращения ротора и скоростью вз вокруг собственной оси 5. С выдержкой времени 2 — 3 с, необходимой для уплотн»ния рабочей загрузки на периферии кон г йнеров (фиг,2), сообщают рабочеи за ру.оке переносное вращение с углонои скоро<;ты0 (о вокруг оси 6, перпендикулярной оси 4 вращения ротора 2.

При планетарном движении контейнеров на поверхности уплотненной рабочей загрузки формируется скользящий слой из обрабатываемых деталей и гранул шлифовального материала с плоской 1раек10рией движения частиц (фиг.2).

Сообщение рабочей загрузке переносного вращения приводит к циклическому пе1627382 ремещению всей уплотненной массы рабочей загрузки вдоль оси контейнера, при этом скользящий слой уплотненной рабочей загрузки будет перемещаться по пространственной спиралевидной траектории (фиг.1 5 и 6).

Переносное вращение со скоростью юг создает одинаковые условия для обработки всех деталей, находящихся в контейнере, устраняет застойные эоны в центре рабочей 10 загрузки и у торцовых стенок контейнеров, а вследствие направленного знакопеременного движения рабочей загрузки вдоль оси контейнера гранулы обрабатывающей среды создают необходимое для обработки 15 контактное давление на всех участках фасонного профиля деталей. Кроме того, направленное движение рабочей загрузки и плавное циклическое перемещение ее по

=Л

1 3 I

Р ин = 2 1 arctg — — р1-, -„...,,2) АА Амакс =2tr arctg dt — — — — у2 г

p = > — дгс19 а гг + 2 а1 r> — 2вг иi гз + g ш1 г г1 + аэ г гз — 2601 вз гз

При соблюдении этого условия кон|ейнере формируется скользящий слой рабочей загрузки со стабильной спиралевидной траекторией движения. При нарушении мого условия, например значении угла Р меньшем

PagagH и большем Рмакс при верхнем и нижнем положении ротора с контейнерами соответственно, у торцовых стенок возникают застойные зоны, в которых частицы рабочей загрузки движутся по кольцевой траектогде си1, мз — угловые скорости рабочей звгрузки контейнера в планетарном движении вокруг оси ротора и вокруг собственной оси соответственно; вг — угловая скорость переносно о вращения рабочей загрузки;

ri, гг, гз — конструктивные параметры (см. фиг.1);

g — ускорение силы тяжести; л — угол в радианах.

Знак "плюс" принимают при определении угла Р для крайнего нижнего положения рабочей загрузки с контейнерами, а знак "минус" — для верхнего положения загрузки с контейнером (см. фиг.6).

В зависимости от состава Обрабатывающей среды и жесткости обрабатываемых деталей можно в определенных пределах

35 длине контейнера увеличивает скорость относительного перемещения гранул обрабатывающей среды и поверхностей дегалей, а также приводит к возрастанию контактного давления гранул шлифовального материала на обрабатываемые поверхности. Поэтому повышают качественные характеристики обработанных деталей вследствие интенсивного снижения шероховатости поверхности и повышения микротвердости поверхности слоя, а также интенсифицируется процесс обработки эа счет более быстрого удаления неровностей исходной поверхности, Скорость дополнительного переносного движения рабочей загрузки регламентируют таким образом, чтобы продольное смещение поверхности рабочей загрузки относительно оси контейнера ограничивалось углом от рии, вращаясь синхронно со стенкой барабана, Это приводит к дестабилизации движения скользящего слоя в целом и снижению эффективности обработки, так как в застойной зоне обработка деталей практически прекращается.

Величина угла наклона уплотненной рабочей загрузки зависит от режимов обработки и конструктивных параметров устройства и можег быть определена по выражению варьировать режимами обработки, используя приведенное соотношение.

Величину угловой скорости переносного вращения о г следует определять таким образом, чтобы при принятых режимах обработки гд1 и аз в конструктивных параметрах устройства выполнялось условие циклического изменения угла наклона уплотненной загрузки относительно оси контейнера от P< tt до Щ с . При этом будет достигаться достаточно высокая эффективность и повышаться качество обработки, Предлагаемый способ осуществляется посредством устройства, содержащего раму 7 (фиг.3), в опорах 8 которой установлена траверса 9, а в корпусе траверсы смонтирован вал 10, несущий роторы 11 и 12, в гнездах которых консольно установлены контейнеры 13, закрытые с торцов сьемны1627382 ми крышками 14. В корпусах роторов размещены планетарные механизмы привода вращения контейнеров, состоящие из неподвижной центральной шестерни 15 (фиг.4), жестко закрепленной Ila корпусе траверсы, промежуточных зубчатых колес

16 и зубчатых колес 17, установле1н1ых на валах контейнеров 13, На периферии каждого ротора смонтировано па три контейнера (см, фиг.5).

Вал 10, несущий роторы 11 и 12, установлен на опорах в полости корпуса траверсы 9 и посредством конической передачи 18 и ременной передачи 19 кинематически связан с приводным двигателем 20, Таким образом, роторы, несущие контейнеры, смонтированы на одной аси и для > равн о в е ш и в а н и я в р а щ а ю1ц и х с я I ç ñ ò å é расположены симметрично относительно аси переносного вращен 1я (ocL", травсрсы 9).

Вал траверсы 9 через цилиндрический двухступенчатый редуктор 21 и ременную передачу 22 имеет кинемати«ескую связь с приводным двигателем 23.

Для разделения абр1бзтыяа1опрсй среды и деталей после окончания обработки в конструкции устройства предусмат рс«ы II3 клонный лоток 24 (фиг.5), сито 25 и L!;pasop

26, предназна«снный для сообщения ситу осциллирующих движений, Сито 11а>кст устанавливаться наклонно, чта обеспс«пласт скатывание обработанных деталей v. пр1 смную тару 27. Гранулы обрабатывающей среды и жидкость суспензии сквозь отверстия в сите попадают в тару 28, устанавленну1о под ситом 25.

Тара 28 выполнена выдвижной и обрабатывающая среда может быть повторно использована при обработке.

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

При помощи регулируемого электропривода 23 (см, фиг,4) через ременную передачу 22 и редуктор 21 передается вращение на траверсу 9 устройства. Бал 10, несущий роторы с контейнерами, приводится в вертикальное положение (см, фиг.5).

Паи этом контейнеры ьсрхнего ротора занимают положение, удобное для загрузки

Снимаются торцовые крышки 14 и I; кантс1неры 13 дозированно загружают абр.IQ;I1ивающую среду и детали (загруз:а мажет производиться автоматически при помощи бункерных загрузочных устрайс в), После загрузки контейнеры герметично закрываются торцовыми крышками 14. 3 тем а верхнее полажение переводится нижний porop и аналогично производится заполнен..о контейнеров нижнего ротора рабочей эа5

55 грузкой, После загрузки всех контейнеров производится пуск двигателя 20, который через ременную передачу 19, зуб«атае коническое зацепление 18 сообщает вращение валу 10, несущему роторы 11 и 12 с контейнерами 13.

При вращении роторов зубчатые колеса

16, смонтированные на осях в корпусах роторов, обкатываются по неподвижному относительно роторов зубчатому колесу и передают вращение зубчатым колесам 17, жестко закрепленным на валах контейнеров

13. Таким образом, контейнеры, участвуя в переносном вращении с ротором, одновременно будут вращаться вокруг собственной

nI.Ls, т.е. совершать планетапнпв дли кение.

Г1асле пуска двигателя ."О rlo кol . II;L; Al

РЕЛЕ ВРЕМЕНИ С ВЫдЕржКОй 2 — 3 С ВкЛЮЧЛС1ся двигатель 23, который сообщает вращеi-l«c траверсе 9. При этом кан1ейнеры получают переносное вращение вокруг оси, перпендикулярной оси вращения ратарал, Таким образом, контейнеры L1 раба l(ILI загрузка будут совершать сложное «рас1ранственное движение.

По окончании цикла обработки, настраиваемого посредствам реле времени, агключается привод 20 планстарно1о движения контейнеров и привод 23 переносного вращения. Вал 1П, несущий роторы с контейнерами, переводится B вср11 ка шнас положение при liol loll, г,;.:II c 1л",. l и:>СРЕДСТВОМ тОЛЧКОВай KIIOÏÊLI н 1i: l,те управления, С кон гейнерав яеа к1. : .. ра- а1>,l снимаются торцовые крышки 11. Затем верхний ротор переводится в IILIwilee пола:кение поворотом траверсы 9 привод-м 23 и рабочая загрузка высыпается па наклàl > му лотку 24 на сито 25. Вкл1ачаетсч вибратор

26 и произвадится сепарация деталей «г1брабатывающей среды. Гранулы обрабатывающей среды и жидкость суспензии сквозь отверстия в сите поступают в таау 28, а обработанные детали при нак loIII-IoM палажс1п1и сита (устанавливается пнсвмапривадам) под действием вибраций скатываются в приемную тару 27. Аналогична выгружаются контейнеры второго ротора.

Обрабатывающая среда из тары 28 (на фи1.3 она показана в выдвинутом положении) повторно используется при обработке.

Затем цикл обработки повтарясгся.

Данная конструкция устройства поэ..оляет механизировать працссси за (узки (вигр>зки) и сепарации деталей и «бра .«г;ва.ощей среды и значительно с:I;p> L«I, вспомогательное время на абслу>к1 нан11с, Пример. Оорабаткс пад ieplanLLOI, детали электроосветитсльHcé; злск- ратехнической арматуры из конструкционных

1627382

55 сталей (сталь 15, 20, 35, 45). Обрабатывались детали типа тел вращения с фасонными поясками, рифлениями, радиусными переходами и детали коробчатой формы с пазами и углублениями после штамповки.

В качестве обрабатывающей среды использовались формованные трехгранные призмы производства Московского абразивного завода ПТ 15х15 и ПТ 25х25, В качестве жидкости суспензии применялась техническая вода с антикоррозионными присадками (кальцинированная сода или тринатрийфосфат — 0,5 ) и добавкой 1—

1,5 технического мыла.

Контейнеры заполнялись на 70 объема (угол а =- 205 ) смесью деталей и гранул обрабатыва о1цей среды в отношении 1 .2 и залиеаfillñь мыльно-содовым раствором.

Степень заполнения контейнера 1 оценивалась отноьчением объема уплотненной р1бочей з I ðóýêë к общему объему контейнера. При этом имеет место следующая записи 1(I(.ть угла ((, ограничивающего

,оложение у Iã.îòíeíIIîé рабочей загрузки и степени заполнения 1 контейнера: а 180 185 190 195 205 210 215 220

50 54 58 бб 70 74 78 82

Контейнеры, заполненные рабочей загрузкой, герметично закрывались крышками. Обработка производилась на слсдующих ре кимах: частота вращения ротора 120 мин ((о1 =- 12 с ), частота враще-1 -1 ния контейнеров вокруг собственной оси

200 мин (мз = 20 с ): частота переносного

-1 -1, вращения контейнеров (частота вращения траверсы) — 40 мин (о = 4 с ).

-1 -1

Величина циклического изменения угла/3 наклона поверхности уплотненной загрузки к оси контейнеров при этом составляет флис = 145 и Щкс= 177

Сообщение рабочей загрузке переносного вращения со скоростью интенсифицирует сьем металла в 1.5 раза по сравнению с обработкой без переносного вращения.

Средняя величина съема металла составляет 0,95 — 1,05 мг/см .

Шероховатость поверхности снизилась с Rà = 6,3 — 3,2 мкм до Rà =- 1,2 — 0,5 мкм, При этом достигалась высокая стабильность качественных характеристик, Эффективно удалялись неровности с торцовых участков во впадинах фасонного профиля и с внутренних поверхностей коробчатых деталей.

При отсутствии переносного вращения труднодоступные участки профиля обрабатывались неудо влет ворит ел ь но, преимущественно сьем металла происходит с

35 выступающих участков профиля, а на торцовых участках, во впадинах профиля и с внутренних поверхностей коробчатых деталей съем металла прак гически отсутствовал, Машинное время обработки деталей эа счет переносного вращения рабочей загрузки со скоростью (n сократилось в 1,5 — 2 раза с 30 — 40 мин до 15 — 20 мин, Исследования показали, что при использовании скорости переносного вращения иЕ за пределами диапазона в формуле изобретения, положительный эффект практически отсутствует. Так, при скорости вращения траверсы o)2 = 55 мин (Щ = 141О, /Змакс = 165 ) pe3Ko снизилОсь качество Обработки. Время обработки возросло до 35 — 40 мин, а некоторые детали остались обработанными неудовлетворительно, особенно низкое качество на труднодоступных участках профиля. Шероховатость поверхности после обработки в среднем составила для парии деталей 0,5 — 0,6 мкм. Снижение эффективности и качественных показателей обработки объясняется перемещением всей массы рабочей загрузки к торцовым крышкам контейнеров, нарушением условий формирования скользящего слоя, появлением застойных зон, При необходимости дальнейшего снижения шероховатости поверхности и упрочнения поверхностного слоя деталей вводится второй переход, на котором обработку производят неабразивным шлифовал ьным материалом, например металлическими шарами. Длительность второго перехода составляет 5 — б мин. При этом устойчиво достигается шероховатость

R = 0,3 — 0,2 мкм.

Формула изобретения

1. Способ обработки деталей, при котором рабочую нагрузку, состоящую из обрабатывающей среды и деталей, помещают в контейнер, которому сообщают планетарное движение, отличающийся тем, что, с целью повы1иения производительности и качества обработки, контейнеру сообщают переносное вращение в г1лоскости, перпендикулярной плоскости планетарного движения, при этом скорость переносного вращения задают из условия циклического смещения поверхности уплотненной рабочей загрузки относительно оси контейнера за один оборот на угол от

=Л

/ мин — — + агс19

2 d (1 + cos аг2)

1627382

3 яо,бмакс = 2 х агсся где Pëèí и фмакс минимальный и МВКсМмальный углы наклона уплотненной рабочей загрузки к оси контейнера;

1 и d — длина и внутренний диаметр контейнера соответственно; а — централ ьн ый угол уплотненного сегмента заполнения контейнера рабочей загрузкой; л- угол в градусах.

2, Устройство для обработки деталей, содержащее контейнеры, смонтированные на периферии ротора с возможностью планетарного вращения и переносного движе5 ния вокруг оси, перпендикулярной оси вращения ротора, отл ича ю щеес я тем, что, с целью повышения производительности, устройство снабжено дополнительным ротором, смонтированным на одной оси с

10 основным, причем роторы расположены симметрично относительно оси переносного движения.

1627382

1627382

Щ/2 7

Составитель Н.Финн

Техред М,Моргентал

Редактор Е.Копча

Корректор M,Пожо

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 308 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5