Способ отделочно-зачистной обработки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к объемной обработке деталей несвязанным шлифовальным материалом и может быть использовано при отделочно-зачистной обработке материалов. С целью повышения производительности и качества отделочнозачистной обработки деталей путем устранения застойных зон, контейнерам 3 сообщают дополнительное вращение, в результате которого центробежные силы от переносного вращения в планетарном движении изменяются от максимума до нуля, причем скорость дополнительного вращения назначают из условий интенсивного перемещения загрузки вдоль оси контейнера 3 и отсутствия явления самофутеровки. В устройстве, реализующем способ, приводной вал 7 планшайбы 6 планетарного механизма смонтирован в опорах в одила 8 выполненного в виде эллиптического кольца , 2 с.п. ф-лы, 4 ил

C0IO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 В 24 В 31/104

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (1" (@@@ЛЯ;Л, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796490/08 (22) 27,02.90 (46) 23.07,92. Бюл. № 27 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.Н.Мартынов, Е,З.3веровщиков, B ..З,3 веро вщиков, А,Е.3веровщиков, 1ЛД.Афонин и Е.К,Кондрашов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1060437, кл, В 24 В 31/104, 1982. (54) СПОСОБ ОТДЕЛОЧНО-ЗАЧИСТНОЙ

ОБРАБОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обьемной обработке деталей несвязанным шлифовальным материалом и может быть использовано при отделочно-зачистной об„, Ы„„1749004 А1 работке материалов. С целью повышения производительности и качества отделочнозэчистной обработки деталей путем устранения застойных зон, контейнерам 3 сообщают дополнительное вращение, в результате которого центробежные силы от переносного вращения в планетарном движении изМеняются от максимума до нуля, причем скорость дополнительного вращения назначают из условий интенсивного перемещения загрузки вдоль оси контейнера

3 и отсутствия явления самофутеровки. В устройстве. реализующем способ, приводной вал 7 планшайбы 6 плайетарного механизма смонтирован в опорах водила 8, выполненного в виде эллиптического коЛьца, 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к отделочно-зачистным методам абразивной обработки и может быть использовано при шлифовании, полировании и упрочнении поверхностей деталей, преимущественно сложной конфигурации, в машиностроении и приборостроении, Наиболее близким к предлагемому является изобретение, в котором вертикальное расположение оси вращения водила и тангенциальное (по касательной) к планшайбе водила планетарного механизма расположение осей врашения контейнеров с рабочей загрузкой является отличительной особенностью. Такое конструктивное решение позволяет избе>кать влияния силы тяжести на положение уплотненной .рабочей загрузки в объеме контейнера и в определенной степени выровнять условия обработки деталей по длине контейнера, В известном. устройстве тангенциальное располо>кение контейнеров позволяет создать одинаковые условия обработки по длине контейнера, но при этом сохраняются застойные зоны в центре сеченияуплотненной рабочей загрузки, где скорость относительного перемещения деталей и гранул шлифовального материала минимальна, а и ри оп ределен н ых режимах планетарнего вращения может формироваться "мертвая" зона, в которой обработка будег практически отсутствовать, Это приводит к нестабильности качественных характеристик процесса отделочной обработки партии деталей, одновременно загруженных в контейнеры.

Цель изобретения — повышение производительности и качества отделочно-зачистной обработки деталей путем устранения застойных зон в объеме контейнера и достижения высокой скорости относительного перемещения деталей и гранул обрабатывающей среды.

Указанная цель достигается тем, что на рабочую загрузку воздействуют переменными центробежными силами путем сообщения контейнерам с рабочей загрузкой дополнительного переносного вращения, а оси контейнеров устанавливают по касательной к траектории дополнительного переносного движения, причем скорость дополнительного вращения назначают из условия о <<д «« " <

2dRg — I /4 . где в - скорость переносного вращения рабочей загрузки с ведйлом планетарного механизма;

5 0

40 иа — скорость дополнительного переносного вращения рабочей загрузки; о > — скорость вращения контейнера с рабочей загрузкой вокруг собственной оси;

d,I — внутренний диаметр и длина контейнера соответственно;

Rg — расстояние от горизонтальной оси дополнительного вращения загрузки с контейнером до оси контейнера.

В устройстве для осуществления способа, содержащем контейнеры с рабочей загрузкой, расположенные тангенциально на периферии планшайбы, выполненной в виде диска, станину и приводы, приводной вал планшайбы смонтирован в опорах водила, выполненного в виде эллиптического кольца, жестко закрепленного на шпинделе„в полости которого установлен ведущий вал, смонтированный с возможностью передачи вращения от автономного привода, посредством коническОй зубчатой пеоеДачи ОДНОвременно по двум кинематическим цепям; планшайбе устройства вокруг оси, перпендикулярной оси шпинделя, через промежутсчный вал и коническую зубчатую передачу, а также через второй промежуточный вал, коническую и цилиндрическую зубчатые и винтову ю передачи контейнерам устройства вокруг собственных осей, Сравнение известных технических решений с предлагаемым показало, что. существенными отличительными признаками предлагаемого способа являются воздействие на уплотненную рабочую загрузку переменными центробежными силами путем сообшения контейнерам с рабочей загрузкой дополнительного переносного вращения, а оси контейнеров устанавливают по касательной к траектории дополнительного переносного движения, и ричем скорость дополнительного вращения регламентируют условием

ВЗl <В2

2Rd 2dRd — l2,/4

Верхний предел ограничения угловой скорости дополнительного вращения

О>2предотвращает смещение уплотненной рабочей загрузки к торцовым стенкам контейнеров при горизонтальном положении контейнеров в процессе переносного вращения, а ни>книи предел не позволяет замкнуться уплотненной загрузке в концентрическое кольцо, покрывающее внутреннюю поверхность цилиндрического барабана под воздействием центробежных сил, возн<икающих при вращении контейнера вокруг собственно<й оси. Таким образом, диапазон ограничения варьирования угло1749004 вой скоростью (e при заданных параметрах угловых скоростей в и вз предотвращает создание условий, при которых нарушается образование в объеме контейнера подвижного скользящего слоя, в котором происходит эффективная обработка деталей, и одновременно позволяет yC?ранить застойные зоны во всем обьеме контейнера, а также значительно повысить контактное давление гранул шлифовального материала на поверхность деталей, что приводит к резкому повышению производительности отделочно-зачистной обработки.

B описываемом способе величина силового импульса, направленного вдоль оси контейнера, не ограничивается силой тяжести, а зависит лишь от соотношения центро—, бежных сил, обусловленных переносным вращением контейнеров с водилом при планетарном движении, и центробежных сил, возникающих при дополнительном переносном вращении. Следовательно, в предлагаемом -способе можно достигнуть значительно большей эффективности обработки, Устройство для реализации способа также характеризуется существенными отличительными признаками: приводной вал планшайбы планетарного механизма смонтирован в опорах водила, выполненного в виде эллиптического кольца, жестко закреп:. ленногоо на шпинделе, в полости которого установлен ведущий вал, который посредством зубчатых и винтовых передач позволяет передавать вращение планшайбе устройства вокруг оси, перпендикулярной оси шпинделя, и контейнерам с рабочей загрузкой вокруг собственных осей.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого способа; на фиг.2— конструкция устройства для осуществления способа; на фиг.З вЂ” разрез А — А на фиг.2. раскрывающий механизм привода вращения планшайбы вокруг оси, перпендикулярной оси шпинделя, и контейнеров вокруг собственных осей; на фиг,4 — конструкция съемного контейнера.

Способ обработки реализуется следующим образом, Детали 1 (фиг.1), подлежащие обработке, и обрабатывающую среду 2 загружают в контейнеры 3, которым сообщают планетарное вращение со скоростью е> вокруг оси

4 водила и скоростью сиз вокруг собствен. ных осей, а также дополнительное переносное вращение со скоростью са вокруг горизонтальной оси 5 таким образом, что оси контейнеров 3 с рабочей загрузкой перемещают эквидистантно к оси 5 дополнительного вращения по касательной к траектории движения. При этом уплотненная рабочая загрузка в контейнерах будет совершать сложное пространственное движение, исключающее возможность образования застойных зон в объеме. контейнера, Рассмотрим воздействие центробежных сил на рабочую загрузку при различных положениях контейнера, В положении А контейнера достигается максимальное уп10 лотнение рабочей загрузки вследствие сум мирования центробежных сил от вращения к6нтейнера со скоростями в1 и в . В поомежуточном положении B контеййера происходит смещение уплотненной загрузки к левому торцу контейнера, так как центробежные силы от перен6сного вращейия контейнера со скоростями о1 и оу будут направлены под углом друг к другу, В горизонтальном положении. С контейнера про20 исходит перераспределение сил и уплотненная загрузка занимает симме?ричное положение относительно среднего сечения контейнера. При этом степень уплотнения загрузки от вращения контейнера со скоростью o)i в среднем сечении контейнера снижается до нуля и возрастает по мере увеличения радиуса к торцам контейнера, Поверхность загрузки в этом положе30 нии контейнера приобоетает вид гиперболоида, так как сохраняется действие на загрузку центробежной силы от вращения контейнера со скоростью со .

В положении D контейнера уплотненная загрузка смещается к правому торцу стей вращения контейнеров важно не допускать смещения всей массы уплотненной загрузки к торцовым стенкам контейнеров, так как это приводит к нарушению условий формирования подвижного скользящего

50 слоя на поверхности уплотненной загрузки и резкому снижению эффективности обработки, Для соблюдения этого условия необходимо, чтобы при горизонтальном положении С контейнера равнодействующая R центробежных сил в точках К и N была направлена под углом не менее 90 к линии о, EF, пересекающей ось контейнера и соединяющей точку Е на среднем сечении цилин55 контейнера вследствие перераспределения сил, действующих на загрузку.

Таким образом, в момент прохождения контейнером вертикальной оси происходит изменение направления действия сил, что вызывает смещение уплотненной загрузки . вдоль оси контейнера, а это приводит к устранению застойных зон в объеме контейнера, 45 При регламентировании угловых скоро1749004

10 дрической стенки контейнера с точкой F ua пересечении торцовой и цилиндрической стенок контейнера (точки К и К вЂ” центры масс уплотненных обьемов рабочей загрузки), Это условие достигается регулированием скорости дополнительного переносного врэщения са. При дальнейшем увеличении скорости под 11реоблэда1ощим воздействием центробе>кной силы от переносного вращения вокруг горизонтальной оси 5 происхо дит снижение йнтенсивйости перемещения рабочей загрузки вдоль оси контейнера, что приводит к снижению интенсивности обработки и возникновению застойных "мертвых" зон в объеме контейнера. Поэтому максимэльная величина угловой скорости вращения (i должна быть ограничена соотношением

Щ « "" V

2d Rg — 1 14

Величину угловои скорости вращения водила е1 регламентируют в зависимости от материала и жесткости обрабатываемых деталей, требований к качеству поверхности и водила шлифовал ьного материала. Величины t,dit R — это конструктивные параметры устройства, Нижний предел варьирования угловой скорости дополнительного вращения ж2 устанавливают из условия предотвращения замыкания рабочей загрузки в сплошное кольцо, покрывающее цилиндрическую поверхность контейнера, Наиболее вероятно это замыкание при прохожденил контейнера с рабочей загрузкой положения С, когда минимально воздействие на рабочую загрузку центробежных сил от вращения водила со скоростью о> . В случае замыкания загрузки в кольцо относительное движение гранул шлифматериала и деталей прекратится, а следовательно, и эффективная обработка деталей в этом положении контейнера будет отсутствовать. Необходимым условием существования подвижного скользящего слоя рабочей загрузки в обьеме контейнера в положении С является соблюдение соотношения:

032 > г >з П)

2Rrl

При соблюденил этого соотношения во всех остальных промежуточных положениях контейнера А или В условие существования скользящего слоя будет выполнено, что обеспечивает эффективность обработки и предотвращает возникновение застойных зон с нулевой скоростью относительного пе20

55 ремещения гранул шлифовального материала и поверхностей деталей.

Предлагемый способ осуществляется посредством устройства (фиг.2), содержащего рабочие контейнеры 3, тангенциально установленные на периферии планшайбы 6, выполненной в виде диска. Приводной вал

7 планшайбы 6 смонтирован в опорах водила 8, выполненного в виде эллиптического кольца, которое жестко закреплено на шпинделе 9, Шпиндель 9 кинематически связан клиноременной передачей 10 с привоцным двигателем 11. В полости шпинделя

9 на опорах смонтирован ведущий вал 12, один конец которого клиноременной передачей 13 соединен с двигателем 14, а на втором конце вала 12 (фиг.3) жестко закреплено коническое зубчатое колесо 15, нахо дящееся в зацеплении с коническими зубчатыми колесами 16 и 17, Таким образом, ведущий вал 12 посредством зубчатых колес

15 и 16 через промежуточный вал 18 и коническую зубчатую передачу 19 оказывается кинематически связанным с приводным валом 7 планшайбы 6. Одновременно вал 12 через конические зубчатые колеса 15 и 17, второй промежуточный вал 20, коническую. зубчатую передэчу 21, цилиндрическую зубчатую передачу 22 и винтовые передачи 23 кинематически связан с приводными валами контейнеров 3. Приводной вал 7 план-. шэйбы 6 смонтирован в опорах 24 эллиптического кол ьцэ (водила) 8, расположенных перпендикулярно оси вращения шпинделя 9, Конструкция съемного контейнера 3 приведена на фиг,4, Контейнер состоит иэ тонкостенного корпуса, покрытого изнутри полиуретановой или резиновой оболочкой

25, снабженной ребрами 26 для предотвращения проскальзывания уплотненной массы рзбочей загрузки относительно стенок контейнера при интенсивных режимах обработки. Крепление контейнера в гнездах планшайбы 6 производится посредством цапф 27. Для загрузки обрабатывающей среды и деталей контейнеры .выполнены разъемными.

Шпиндель 9 и приводные двигатели 11 и 14 устройствэ (фиг,2 и 3) смонтированы в корпусе станины 28, а вращающаяся система ограждена кожухом 29, первая чвсть которого выполнена поворотной и нэ фиг.2 не показана, Способ обработки в данном устройстве осуществляется следующим образом.

Контейнеры 3 (фиг.2) загружают обрэбатывающей средой и деталями на 60...70 объема, заливают поровое прострэнство технической водой с химическими присад1749004

10 ками и герметично закрывают, Затем контейнеры устанавливают цапфами 27 (фиг,4) в гнезда на планшайбе 6, закрыва4от повороткым кожухом 29 и включают привод 11, который через клиноременную передачу 10 5 передает вращение шпинделю 9 и жестко закрепленному на нем водилу 8. Одновременно от привода 14 через клиноременную передачу 13 вращение сообщают ведущему валу 12, от которого посредством кокиче- 10 ского зубчатого колеса 15 движение передается по двум кинематическим цепям: через зубчатое колесо 16, промежуточныйл вал 18 и коническую зуб чату.о передачу 19 план шайба 6 получает вращение вокруг оси вала 15

7, монтированного в гнездах 24 водила 8, а контейнерам 3 вра4дение вокруг собственных осей сообща4от посредством зубчатого

I колеса 17, второго прсмежуто 4ного вала 20, конической зубчатой передачи 21, цилинд- 20 рических зубчатых передач 2? Il винтовых передач 23.

Таким образом, в результате суммирования движений рабочая загрузка в контейнерах получает сло>кное пространственное 25 движение. Пространственный скользящий слой получает, кроме того, периодические импульсы, направле44нь4е от центра контейнера к его торцам. После окончания обработки останавливают приводы вращения 30 водила и планшайбы, поворачивают по- дви>кну4о часть кожуха и производят смену контейнеров, Затем цикл обработки повторяется, Пример. Обработке подвергались 35 закаленные детали приборостроения со сложной конфигурацией поверх44остей, из конструкционной стали. В качестве обрабать4ва4ощей среды использовались фо рмованные призмы марки ПТ5х5, Обработка 40 производилась в контейнерах с внутренним диаметром 80 мм, длиной 300 r м при следующих технологических режимах; угловая скорость контейнера г4 =- 34с, скорость ,-1 переносного вращения в планетарном дви- 45

>кении в1 =-;20с, скорость дополнительно-1 го переносного вращения й>2 =- 1201..

Величина удельного массового съема ме2 талла составила от 1,2 до 1,45 мг/см-. Шероховатость поверхности снизилась с R> =3,2.„6,3 мкм до R == 1...0,5 мкм. При этом снижени шероховатости на всех поверхностях носило стабильный характер. Интенсивность обработки по сравнению с известным изоаретением возросла в

1,5„,2 раза.

При увеличении угловой скорости дополнительнсго переносного вращения до и2 = 15с интенсивность обработки снизи-1 лась, величина съема составила 0,95., 1,0 мг/см . При уменьшении а>2=-до Ос эа пре2 -1 делами нижней границы интервала, указанного в формуле, величина съема мет",.ëëà снижалась до 0,8 — 0,9 мг/см .

Предлагаемый способ позволяет значительно расширить возможности цент- робежно-планетарной обработки, стабилизировать качество обрабатываемь4х деталей, обеспечить эффективную обработ- ку труднодоступных участков деталей сложной конфигурации.

Формула изобретения

1. Способ отделочно-зачистной обработки, при котором рабочую загрузку размещают в контейнерах, которь4м сообщают переносное и относительное вращение, при этом оси вращения контейнеров располагаот тангенциально, о т л и ч а 4о шийся тем,что, с целью повышекия производительности и качества обработки, контейнерам сообщают дополнительное переносное вращен;е, скорость которого выбирают из условия

AQUA с1 <й)2 5 1/

2нd 2С Р„. 42Д

2 где (л — скорость переносного вращения; ш2 — скорость дополнительного переносного вращения; о>з — скорость относительного враще44ия контейлнеров, d — внутренний диаметр контейнера;

r — длина контейнера, Rg — расстояние от оси контейнера до оси дополнительного переносного вращения, 2. Устройство для отделочно-зачистной обработки, содержащее размещенну4о на станине планшайбу, несущую контейнеры с рабочей загрузкой, расположенные тангенциально на периферии планшайбы, связанной с приводом ее вращения и вра це44ия контейнеров, от л и ч à 4о щ р. е с я тем, что. с целью повышения производительности и качества обработки, устройство снабжено водилом, выполненным в виде эллиптического кольца, в опорах которого установлен вал планшайбы, при этом водило жестко связано с введенным в устройство шпинделем с приводом, а внутри шпинделя размещен введенный в устройство ведущий вал, кинематически связанный с одной стороны с валом планшайбы и валами контейнеров, а с другой стороны — с приводом их вращения.

1749004

Составитель В.Зверовщиков

Техред М.Моргентал . Корректор G.Ципле

Редактор E,Ïàïë

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 301

Заказ 2552 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 )3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5