Способ отделочной обработки деталей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к механической обработке, а именно к объемной обработке деталей свободным абразивом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является интенсификация обработки при одновременном улучшении качества. Для этого камере 1 сообщают пространственные ма

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 24 В 31/027

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЦ1ТЙЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710100/08 (22) 26.06.89 (46) 29.02.92. Бюл. № 8 (71) Мариупольский металлургический инс- титут (72) А.П. Сергиев, А.Л. Гришин, B.Â. Потелов, Г.И. Кузьменко и В.А. Жидков (53) 621.924.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11552200777722, кл. B 24 В 31/067, 1985.. Ж 1715560 А1 (54) СПОСОБ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ

ДЕТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЯ (57) Изобретение относится к механической обработке, а именно к объемной обработке деталей свободным абразивом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является интенсификация обработки при одновременном улучшении качества, Для этого камере 1 сообщают пространственные ма1715560 ятниковые колебательные движения вокруг вертикальной оси, амплитуда и частота которых связаны соотношением иР ) R3 2 цб(е Н ),где в- угловая частота вращения, с; R) — амплитуда колебаний, м; g — ускорение силы тяжести, м с ; Н— высота маятника, м; e — эксцентриситет оси камеры, м, создавая уплотненную рабочую. зону, смещенную от оси вращения к периферийной стенке рабочей камеры. В конусообразную камеру 1 загружают обрабатываемые детали и технологическую среду, затем камеру зажимают хомутом 3 в кассете 2. После включения двигателя геометрическая ось кассеты 2, проходящая через ось болта 4 и полуось 9, совершает пространственные маятниковые колебания с угловой частотой в вокруг вертикальной оси с амплитудой колебания Rp и длиной маятника Н, сочетание которых определяет

Изобретение относится к технологии механической обработки, в частности к способам объемной обработки деталей свободным абразивом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения — повышение интенсификации процесса обработки.

На фиг. 1 представлено устройство для отделочной обработки, общий вид, на фиг. 2 — схема. установки камеры в кассету; на фиг, 3 — положение загрузки внутри камеры при различных фазах движения геометрической оси кассеты.

Устройство состоит из камеры 1, выполненной в виде усеченного конуса с углом у, как показано на фиг. 1, Камера вставлена в призмоподобную кассету 2 и зажата хомутом 3. Ось камеры 1 смещена относительно оси подвеса кассеты 2 на величину эксцентриситета е, которая зависит от отношения диаметра камеры 1 к углу а призмы кассеты

2 (фиг. 2).

Кассета 2 подвешена с помощью винтовой пары, состоящей из болта 4, который прикреплен к верхней поверхности кассеты

2, стакана-гайки 5 и контргайки 6, На наружной поверхности стакана-гайки 5 имеется проточка, в которую заделана пластичная диафрагма 7(например, резиновая или полиуретановая). Эластичная диафрагма 7 по наружному диаметру закреплена к опоре 8, которой является верхняя часть корпуса устройства.

К нижней части кассеты 2 соосно с осью болта 4 прикреплена полуось 9, на которую

35 величину угла у) максимального отклонения геометрической оси от вертикальной оси.

Вращение геометрической оси передается от шлицевого вала 15 через водило 13. Величина амплитуды круговых маятниковых колебаний R< регулируется длиной водила

13, а длина маятника Н устанавливается за счет величины ввинчивания болта 4 в стакан-гайку 5, при этом компенсация изменения линейных размеров по вертикали осуществляется соответствующим выдвижением шлицевого вала 15 и изгибом водила 13. При вращении водила 13 полуось 9 проворачивается в подшипнике 10, при этом камера 1 и кассета 2 не вращаются. В результате в любом горизонтальном сечении камеры 1 технологическая загрузка совершает сложное пространственное перемещение.2 с и 2 з. и. ф-лы, 3 ил. надет подшипник 10, вставленный в корпус

11 и закрытый крышкой 12. К торцу корпуса подшипника 10 прикреплено водило 13 в виде плоской рессоры или пружины, Другой конец водила 13 прикреплен с помощью прижимной планки 14 к выступу шлицевого вала 15.

Шлицевой вал 15 вставлен в шлицевую обойму, выполненную как одно целое со шкивом 16, обойма со шкивом 16 через подшипниковый узел 17 смонтирована в основании 18. Шкив 16 соединен клиновым ремнем 19 с электродвигателем (не показан).

Устройство работает следующим образом.

В конусообразную камеру 1 загружают обрабатываемые детали и технологическую среду. После загрузки камеру зажимают хомутом 3 в кассете 2. После включения двигателя геометрическая ось кассеты 2, проходящая через ось болта 4 и полуось 9, совершает пространственные маятниковые колебания с угловой частотой м вокруг вертикальной оси с амплитудой колебания Ro u длиной маятника Н, сочетание которых определяет величину угла р максимал ьного отклонения геометрической оси от вертикальной оси.

B верхней части камеры, где расстояние между осью камеры и вертикальной, осью устройства определяется величиной Rp и соответствующим значением радиуса камеры

r, виброускорения в положениях l u ill на периферийной стенке камеры определяются как соответственно

1715560

10

М/i=(Ro +r созе+я cos р)иР> g;

Иш-(Ro + rcos<р — е cosу ) аР< g.

Тогда необходимым условием, обеспечивающим интенсивное послойное перемешивание технологической загрузки, является (Ro + г" cos p) аР > g; (Ro +r" соз p — е созp ) аР< g; откуда я совр >, р О1 1Я яН

Полученное неравенство . свидетельствует о том, что величина угловой скорости cd обеспечивающая протекание процесса, возрастает с величиной амплитуды колебаний Ro и снижается с увеличением эксцеи1 триситета е .

B противном случае технологическая загрузка прижимается центробежными,силами к стенкам камеры и процесс послойного перемешивания отсутствует, что исключает возможность осуществления отделочной обработки.

Вращение геометрической оси передается от шлицевого вала 15 через водило 13.

Величина амплитуды круговых маятниковых колебаний Ro регулируется длиной водила 13, а длина маятника Н устанавливается за счет величины ввинчивания болта 4 в стакан-гайку 5, при этом компенсация изменения линейных размеров по вертикали осуществляется соответствующим выдвижением шлицевого вала 15 и изгибом водила 13.

При вращении водила 13 полуось 9 проворачивается в подшипнике 10, при этом камера 1 и кассета 2 не вращаются. В результате в любом горизонтальном сечении камеры 1 технологическая загрузка 20 (обрабатываемые детали и обрабатывающая среда) совершает сложное пространственное перемещение, Во время совершения камерой колебательных движений технологическая загрузка находится в уплотненном состоянии и прижата к наиболее удаленной от оси вращения стенке камеры. Это происходит вследствие того, что на каждую отдельную частицу среды действуют инерционные силы, пропорциональные величине R(t) аР m, где R(t) — текущий радиус, определяющий положение отдельной частицы технологической загрузки; m — усредненная масса взаимодействующих частиц.

Наличие уплотненной массы технологической загрузки способствует интенсивному послойному перемешиванию среды как в

55 каждом гооизонтальном сечении камеры, так и по ее высоте, что обеспечивает интенсификацию обработки при одновременном улучшении качества и снижении величины шероховатости поверхности.

На фиг. 3 показано положение технологической загрузки 20 внутри камеры 1 при различных движениях геометрической оси кассеты 2 по амплитуде Р> через каждые

90 . Внутреннее сечение камеры 1 с технологической загрузкой 20 на фиг. 3 условно показано в горизонтальной плоскости.

В положении I ось камеры находится на расстоянии R< = Ro+ е от вертикальной оси устройства, в положении Il численные значение Ро и Rz совпадают, в положении ill ось камеры находится на расстоянии Вз= Яо- я от оси системы, и в положении IV йо и R4 снова имеют одинаковые численные значения. За один полный цикл колебаний линейная скорость частиц технологической загрузки в центре рабочей камеры изменяется от вели-.

ЧИНЫ Чмакс = rd (RO + e COSP ) ДО Чмиа = в X (Ro — E соз tf ), а у наружной стенки камеры ОТЧмакс" =Q3 (Ro+ e cosp +2cos ф ) до Чмин" Р =.в (Ro — е cos р+ 2cos p ), где

r- радиус соответствующего сечения камеры

По высоте камеры 1 уплотнению вышележащих слоев технологической загрузки способствует угол у наклона образующей вертикальной стенки камеры к основанию и общий наклон rp оси камеры по отношению к вертикальной оси вращения, Наличие градиента скорости как в каждом горизонтальном сечении камеры, так и по ее высоте способствует интенсификации процесса обработки, Угол наклона периферийной стенки рабочей камеры должен обеспечивать торможение рабочей среды во избежание ее вытеснения (выплескивания) за пределы камеры, Этот угол является суммой углов р и у и должен быть больше эффективного угла трения, учитывающего истинное значение коэффициента трения технологической среды о стенку рабочей камеры, Поэтому в случае p+ у < arctic и наблюдается выплескивание содержимого за пределы камеры.

Истинный коэффициент трения р определяют из соотношения

F = è (Ì + Я Ро), где F — сила трения;

N — нормальное давление;

Ро — добавочное давление, вызванное силами молекулярного притяжения;

Я вЂ” общая площадь контакта тел, 1715560

45

55

Пример. Загружают технологическую среду и обрабатываемые детали в камеру, которой сообщают пространственные маятниковые колебательные движения с угловой скоростью, связанной с амплитудой колебаний приведенной зависимостью. При этом создают уплотненную рабочую зону, смещенную от оси вращения к периферийной стенке рабочей камеры.

В камере емкостью 3 дм с высотой маятника Н=0,5муглы и у составляютЗ 30 и 30 соответственно; обрабатывают образцы .размером ф 15х30 мм из материала ст.45.

Частота вращения й) = 21 с — при амплитуде Ro = 0,061 м.

По результатам испытаний съем металла составляет 0,12 r/÷ при шероховатости

0,63 мкм, что более чем в четыре раза производительнее по сравнению с аналогичными режимами виброобработки, при этом вибропере, рузки снижаются в 2,9 раза.

Формула изобретения

1. Способ отделочной обработки деталей технологической средой в камере, которой сообщают маятниковые кдлебательные движения, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса обработки, камере сообщают пространственные маятниковые колебательные движения вокруг вертикальной оси, амплитуду и частоту которых выбирают из соотношения аР ) R3 2 еН где и — угловая частота вращения, с — 1;

Ro — амплитуда колебаний, м, g — ускорение силы тяжести, мс ;

Н вЂ” высота маятника, м; ю- эксцентриситет оси камеры, м. при этом суммарный угол наклона образующей стенки рабочей камеры к вертикальной

5 оси выбирают из неравенства у+у) агсщ,и, где р- угол наклона маятника; - угол наклона между образующей и вертикальной осью симметрии камеры;

10 р — истинный коэффициент трения, являющийся характеристикой конкретной рабочей среды, деталей и рабочей жидкости.

2. Устройство для отделочной обработки деталей, содержащее установленную по15 средством маятника рабочую камеру с электродвигателем, связанную с опорой упругим элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса обработки, устройство снабжено кассетой с

20 зажимным хомутом, установленной посредством полуоси с подшипником на введенном в устройстве водиле, связанном с электродвигателем, при этом упругий элемент выполнен в виде закрепленной на опо25 ре пластичной диафрагмы, а камера выполнена в виде барабана в форме усеченного конуса и расположена в кассете, которая связана с диафрагмой посредством маятника, 30 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что водило установлено с возможностью регулирования его длийы.

4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что маятник установлен в

35 диафрагме с возможностью регулирования его длины.

1715560

Составитель Н.Финн

Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

Редактор А,Orap

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

Заказ 566 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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