Способ центробежной обработки деталей и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВГТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж«1781009 А1 (st)s В 24 В 31/108

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР / (ГОСПАТЕНТ СССР) l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ- -". - .. /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4879101/08 (22) 06,08.90 (46) 15;12.92. Бюл. М 46 (71) Научно-исследовательский институт микротехники (72) Ю.В. Кисиев. Н.Н, Рябченко и А.Ю. Кижикин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1274912, кл. В 24 В 31/108. 1984.

Й ренних и наружных кромок плоских деталей жесткой конструкции.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сути к заявляемому является способ абразивной обработки деталей в центробежно-бар банной установке, заключающийся в том, что рабочая масса (обрабатываемые детали и свободный абразив), приводимая во вращеИзобретение относится к обьемной центробежной обработке деталей свободным абразивом и может быть использовано в машиностроительной, и риборостроительной и электронной промышленности для шлифования, полирования деталей или удаления заусенцев с их кромок.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для обработки внут(54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к объемной центробежной обработке деталей свободным . абразивом и позволяет повысить производительность и качество обработки деталей за счет интенсификации процесса обработки. Для этого в способе центробежной обработки деталей кольцевые потоки рабочей массы. образованной деталями и абразивом, направляют навстречу друг другу с одинаковой угловой скорость в, имеющей значение щ, в 1,4...1,6 ю», где и нмаксимальная скорость, при которой детали движутся в кольцевых потоках в каждой из камер. Способ осуществляется в устройстве, содержащем установленные на общем основании камеры, каждая из которых выполнена в виде обечайки с окном и снабжена вращающимся днищем. Камеры совмещены окнами, ширина которых выбирается из условия 0,6 Do > h > 0,4Do, где Do — внутренний диаметр камеры. При сообщении рабочей массе угловой скорости в в каждой из камер образуется кольцевой поток. Кольцевые потоки активно взаимодействуют между собой в месте совмещения окон камер за счет того, что центробежные силы потоков, направленные навстречудруг, другу, обеспечивают контактные давления деталей и абразива и способствуют увеличению сил микрорезания, При сообщении рабочей массе угловой скорости, равной

1,4...1,6 а»», детали начинают перемещаться в галтелеобразном потоке, общем для обеих камер, При этом происходит переориентация деталей в месте совмещения окон камер, их расоакетирование и активная обработка, способствующая увеличению производительности процесса, 2 ил.

1781009 нйе в каждой иэ камер с помай ью вращающихся днищ, центробежной силой выбрасыьается через окна камер в общую смесительную камеру, по коническому дну которой возвращается в одну из камер. При выбрасывании деталей происходит столкновение с абразивом и осуществляется их обработка. По окончании обработки. кониче"ское дно смесительной камеры опускается и происходит выгруэ рабочей массы.

Способ реализуется в центробежно-.барабанной установке, содержащей не менее трех камер, каждая из которых выполнена в виде обечайки с окном и вращающегося днища. С:енки обечаек с размещенными на них окнами образуютсмесительную. камеру, в которой установлено коническое дно с воэможностью вертикального ваэвратнопос упательного перемещения.

Недостатки известного способа и устройства заключаются в том, что при перемещении рабочей смеси при обработке значительная часть ее выводится из зоны обработки в смесительную" каМеру, где она

- находится в относительно пассивном состоянии, причем, обьем ее увеличивается по мере увеличения скорости патако«в в каме«рах, таким образом, снижая эффективность процесса обработки, а следовательно и его производительность.

Подводимая энергия расходуется на увеличение столба малоактивной массы в смесительной камере, а не на обеспечение микрорезания деталей, что снижает эффективность способа.

Наличие в устройстве смесительной ка.-меры приводит к столкновению деталей и абразива под углами близкими к прямым, что снижает эффект микрареэания, причем конструкция смесительной камеры способствуют пакетированию плоских деталей, налипанию их на стенки, ïo снижает качество обработки деталей.

Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки деталей.

Поставленная цель достигается тем, что кольцевые потоки рабочей массы, создаваемые в камерах вращающимися днищами, приводят во взаимодействие таким образом, что потоки движутся навстречу друг к другу с одинаковой угловой скоростью, имеющей значения: й4 «=М =1,4...1,ба (1), где в, — максимальная скорость, при которой детали движутся в кольцевых«потоках каждой камеры

1,4...1,6 ан скорость, при которои детали движутся в галтелеобразном потоке, общем для камер устройства.

Поставленная цель достигается также

5 тем, что s устройстве центробежной обработки деталей, содержащей камеры в виде обечаек с окнами и вращающимися в них днищами, камеры установлены на общем основании, совмещены. между собой окна10 ми, связанные соотношением

0;6Do > h > 0,4Do (2) где h — ширина окна камеры;

Do — внутренний диаметр камеры.

При скорости потоков и, взаимодейст15 вие обрабатываемых деталей и абразивного наполнителя происходит с максимальными скоростями равными сумме скоростей потоков, при этом центробежные силы потоков направленные навстречу друг другу, 20 обеспечивают контактные давления деталей и абразива, способствуют увеличению сил микрарезания и повышению качества и производительности процесса обработки.

В контактной зоне взаимодействующих

25 потоков происходит преобразование поступательного движения абразивных частиц во вращательное, также способствующее интенсификации процесса микрореэания.

При скорости потоков равной 1,4...1,6

З0 в,1 происходит образование галтелеобразного потока деталей, общего для обеих камер, направленного вдоль их образующей и совпадающего с направлением вращения днищ со скоростью изменяющейся от 0 до 5. вн с изменением направления вектора скорости на противоположное за половину периода своего движения.

Изменение направления вектора скорости происходящее при переходе деталей иэ

40 одной камеры в другую, т.е. в месте совмещения окон обечаек, сопровождается переариентированием и распакетированием слипшихся деталей, чта,улучшает качество обработки.

45 При соотношении (2) процесс реализуется в более широком диапазоне скоростей . потоков с максимальной производительностью без снижения шероховатости обрабатываемой поверхности. Соотношение (2)

50 определено опытным путем. При ширине окна менее 0,4 Do внутреннего диаметра камеры незначительно (6-10 )) увеличивается производительность обработки по сравненйю с известным способом обработ55 ки.

При ширийе окна h более 0,6 Do происходит преимущественно встречное взаимодействие и разрушение потоков, а

1781009

5. 6 шероховатость поверхности обработанных полнены на компараторе ИЗА-7. Средняя деталей снижается.. высота заусенца по контуру составила 0,03При встречных потоках рабочей массы 0,04 мм. исходя из соотношений:: .: Одна партия деталей была обработана ,Я, ) 5 по известйому способу в известном устройстве(2), содержащем4 камеры с Do -160 мм

Fz = п 2г2 os где F>,Fz — центробежные силы потоков; рой с конусным дно Ч с днищами @110 мм со смесительной каме. m>,mz.— массы потоков; г1,г — радиус вращающихся днищ; лей были обработаны по описываемому

Р д У Р щ + д + 10,способу в устройствах из двух камер, совмещенных между со ой окнами и установленв,.са — угловые скорости кольцевых. щеннь;х между собой окнам„и т н потоков,: ... : . . ных "на основании. Внутри камер 0o -- 160 видно, что при разнице в скоростях iloT0K08 .: мм были установлены днища 4110 мм ыли установлены днища 110 мм, припроисходит пропорциональное скоростям водимые во вращение электро а водимые во вращение электродвигателем перераспределение масс в обечайках до ус- 15. постоянного тока СМ-.661 М с регулируемым тойчивого состояния. Перераспределение числом оборотов. масс праисходит в основном за счет дета- . Каждая партия детале (50 ) б блей, имеющих. большую по сравнению с аб- . Работана в Устройстве с раз а а отана в,стройстве с разными размераразивным наполнителем УдельнУю массу . миокон(мм):32,64,96;112,соответственнос т.е. при разных скоростях потоков происхо- 20 . дит перерасйределение деталей; при кото- .Отношением К = — — 0,2, 0,4, 0,6, 0,7. В ром меняешься оптимальное соотношение качестве абразивного наполнителя был исРабочей массы в обечайках (детали-абРа . Пользован абразив марки ПТ 6х6, СО)К

Таким Образом, при Встречных койьце» 25 Зкспериментально была установлена вых потоКах Равенство их скоростей являет-: скорость а4(п) как максимальна с ор с ся Оптимальным услоВием для Обработки при которой детали перемещ согласно данным способУ и УстройСтву, что цевых потоках затем б л ус при которой детали перемещаются в кольцевых потоках, затем был установлен диапапроще всего реализуется при равных диа- зо„с„оростей ™ри котор зон скоростей, при которых детали .метрах вращающихсЯ д" ищ . ... 30 перемещаются в галтелеобразйых потоках.

Таким образом, согласноданномуспо- }(арактер перемещения деталей опреСОбУ СОЗДаНИЕ ВСтреЧНЫХ СОПРИКаСаЮЩИХСЯ делился визуально. Число Оборо в кольцевых по о ов Рабочеи 1аее> обе«е- определялось с помощью тахоме а т определялось с помощью тахометра типа чивает увеличение взаимныХ скоростей вза- Т4 10р ц СТ 21339 75 имодействующих деталей и абразивных 35 Верхний предел скорости при галтелечастиц; сложений центробежных сил повы- образном потоке деталей определялся по шаЕт эффект микрорезаниЯ в кольцевых по- снижению шероховатостей повер с снижению шероховатостей поверхности Обтоках при скоростЯх W, а такжЕ пРи рабатываемых деталей ниже ис но ра атываемых деталей ниже исходной. движениидеталейвгалтелеобразныхпото- . Была принята начальная скорость враках при скоРостях1.4...1.6 аЪ, когда пРоис- 40 щения днища ва250 об/мин. До п = 350 хоДит переориентирование и . Об/мин. наблюдалось движение деталей в распакетирование плоских деталей. кольцевых потоках.

Реализацию Условий обРаботки в наи- . (:вышепт350об/минобразовалисьгалболее широком диайазоне скоростей пото- телеобразные потоки деталей нарядус кольков. обеспечивает конструктивное 45 цевыми При п 500 об/мин большая часть выполнение Устройства с заданным геомет- . деталей двигалась по галтелеобразной тра-.

Рическим соотношением (2), что:s совокУп- . ектории При и «500 об/мин у Обработан ости способствует достижению ных деталей. наблюдалось снижение поставленной цели. - шероховатости поверхности ниже Ра = 2,50

Конкретный пример технического ре- 50 шения Описываемого способа: принЯтой за исхоДнУю, Величин" К = быDo

Обработке подвергались детали типа лиопределеныизусловиянаибольшейпропластин размерами бх7х0,3 мм. изготовлен- изводительности обработки без снижения ные методом штамповки из ленты Орх400 шероховатости поверхности ниже исходПН-НТ-НО 12Х18Н10Т-1-A ГОСТ 4986-79.: - 55 ной.

Были взяты пять партий деталей по 200 шт. в каждой, Детали были изготовленй из: Ш роховатость поверхности определяодно" ленты На одном tuTaM"e .: лась до и после обработки на профилограВ каждой партии была замерена высота ..фе-профилометре типа А-1 мод 252 заусенцев «а 5-6 деталях. Замеры были вы1781009

7 8

Обработка деталей производилась до относительная скорость деталей и абразивполного удаления заусенцев ("под корень"): ных частиц достигает суммы скоростей по. по контуру деталей, что во время обработки токов, центробежные силы потоков, оценивалось на 3-5 деталях каждой загруэ-. направленные навстречу друг другу; обески на микроскопе УМИ-2Ц через начальный 5 печивают интенсивное микрореэание детаинтервал 3 мин и последующие — 1 мин. лей.

Фиксировалосьвремяполногоудаленияза- При скорости 1,4...1,6 со® происходит, усенцев.. кроме того, образоаание галтелеобразного

Затем контролю подвергались 1007 де- потока деталей, направленного вдоль обраталей в обработанной загрузке и определя- 10 зующих состыкованных камер, способствулось количество и процент годных деталей. ющего переориентированию и

Экспериментальныеданныебылиэвне- распакетированиюдеталей,повышениюкасены е таблицу. чества обработки.

На фиг.1 представлен общий вид заяв- При использовании сепарирующей реленного устройства, на фиг.2 — разрез А-А 15 шетки и разделительной шторки на устрой на фиг.1. . стае возможно разделение обработанных

Устройство для центробежной обработ- деталей и абразива, выгрузка деталей (абраки деталей состоит из камер 1.2, усанов- зива) из камер,что выполняется следующим ленным на основании 3 и выполненных в образом, например, при вращении вала .аиде равных по диаметру симметричйо рас- 20 двигателя, 16 по часовой стрелке (показано положенным обечаек с совмещенными окка- на фиг.1). ми:4. Коаксиально камерам 1,2 на осях 5,6 Первоначально рабочую смесь перемеустановлены днища 7,8 с возможностью щают из камеры 1 в камеру 2. вращений в подшипниковых опорах 9,10, Муфтаобгона12 передаетвращениепо закрепленных на основании 3, . 25 часовой стрелке, для чего муфту 19 отключа На осях 5,6 ка обгонных муфтах 11,12; ют, включают двигатель 16. Вращение от передающих вращение в разных направле- шкива15 передается на шкив14далеечерез .ниях, установлены шкивы 13,14, связанные обгонную муфту 12 вращение передается клиноременной передачей со шкивом 15, днищу8,рабочаямассаподдействиемцен установленном на электродвигателе 16, на- 30 тробежных сил перемещается из камеры 1 в: пример; постоянного тока, подключенном к камеру 2, Двигатель 16 отключается, в окно источнику питания с.возможностью ревер- 4 устанавливается сепарирующая решетка. сированйя (на фиг. не йоказан, Двигатель 16 реверсируется и включаНа оси 17, установлекной в подшипни- ется. происходит разделение деталей и абковом узле 18, на шпонке(на фиг.не показа- 35. разива.. Например, детали 24 на) с возможностью перемещения перемещаются в камеру 1. Для выгрузки установлена кулачковая полумуфта 19,.дру- деталей 24 иэ камеры 1, в окне 4 устанавлигаячастькоторойжесткосоединенасошки- вается разделительная шторка (на фиг.не вом 13, На камерах 1.2 выполнены люки показана). открывается крышка 22, двига-.

20,21 для выгрузки деталей (абразива), за-. 40 тель 16 реверсируется и включается — вра- крывающиеся сьемными крышками 22,23, .щение по часовой стрелке. Детали 24

На окне 4 между камерами II,2 возмож- выгружаются через люк 21. на установка сепарирующей решетки или Таким образом, данный способ и устразделительной шторки, необходимых при ройство путем более эффективного испольвыполнении вспомогательных операций 45 зования кинетической энергии разделения, выгрузки деталей (абразива). вращающихся встречных потоков рабочей

Устройство работает следующим обра- массы, взаимодействующих в зоне стыка

3оМ. Рабочая масса — детали 24 и абразив- . двух камер. имеющих возможность при разный наполнитель 25 загружают в камеры 1,2 ных значениях скоростей менять свою кинеустройства на днища 7,8, 50 матику, обеспечивают повышение

Включают муфту 19 и электродвигателЬ производительности и качества обработки.

16, посредством шкивов 13,14,15, клиноре- Формула изобретения менной передачи днища 7,8 приводятся во 1.Способ центробежной обработки девращение. Рабочая масса в камерах 1,2 вра- талей, при котором создают два кольцевых щается и взаимодействует в месте стыка 55 потока рабочей загрузки, отл ич а ю щийкамер, окне 4. с я тем, что, с целью повышения производиПри скорости потока ан, когда образу- тельности и качества обработки, кольцевые ются два взаимодействующих -скользящих потоки направляют навстречу друг другу с друг относительно друга йотока, в которых одинаковойугловойскоростьюы, при этом ее

1781009

10 чайки с окном и вращающегося днища, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, обечайки совмещены окнами. при этом от5 ношение ширины h окна к внутреннему диаметру Do обечайки выбирают равным

0о

h отношение к максимальной угловой скорости вн, при которой детали движутся в кольцевом потоке каждой камеры, выбирают равным в/вн - 1:1,6.

2.Устройство для центробежной обработки деталей, содержащее установленные на общем основании две рабочие камеры, каждая из которых выполнена в виде обеШероховатость поа.дет. ср

Ra мкм

Выход тодПримечание

Время обра ботки Т. мин

Число оборотоа днища. об/мин

Параметры обработки

1Ф М загрузки после обработки

Способ устройства исходная.17 ., 13

- 11 . 1 1

7. 6

;1З. 7

17 12

11

2,50

Известные. способ и устройство

2,50. Заявленные способ и устройство к = — =о.б

«h

0о

К-О 7

2;50

К 0,4

2,50. К 0,2

1 г з

2 э

4.

:2:.

4 .

1.

4

1.

2: з

4, 250 .350

З50

350 .

ЯЮ:

З5О

350 500

550

2.2!

2.31

2,,42

2.49 .

- 2,11

2.27

2,31

2,53

2,41

2,%

2.57

2,71

2,41 . 2.35

2,49

2,55

2,45

2;45

2;47

2,49

98

96, 96 100. 100.

: 10О

100

10Î

100

10Î

1ОО

100 10О

100

100

10О. 100:

Составитель Ю.Кисиев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Козориз

Редактор

Ппоизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Ãàãaðèíà, 101

Заказ 4241 Тираж Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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