Способ обработки деталей в псевдоожиженном слое абразива и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к финишным методам обработки деталей типа колец подшипников, осей, втулок свободным абразивом и может быть использовано в машиностроении и других отраслях народного хозяйства. Задачей изобретения является повышение производительности обработки с одновременным упрощением конструкции технологического оборудования. Для этого в известном способе обработки деталей в псевдоожиженном слое абразива, при котором на обрабатываемую поверхность подают воздушный поток, под действием которого абразивные частицы воздействуют на поверхность детали, общий воздушный поток разделяют на отдельные струи воздуха, равномерно их распределяют вокруг детали и направляют на обрабатываемую поверхность под углом, равным углу резания абразивных зерен. В известном устройстве для обработки деталей, содержащем корпус и установленную на нем рабочую камеру, имеющую отверстия для поступления воздушного потока и содержащую слой абразивных частиц, в которой установлена обрабатываемая деталь, рабочая камера имеет кольцевую форму и образуется обрабатываемой поверхностью детали и внутренней цилиндрической проточкой кольца, установленного в корпус, кольцо имеет равномерно расположенные по окружности отверстия, связывающие рабочую камеру с кольцевой проточной корпуса, предназначенной для поступления сжатого воздуха, щелевые отверстия расположены под углом к радиальному направлению. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к финишным методам обработки деталей типа колец подшипников, осей, втулок свободным абразивом и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ обработки деталей свободным абразивом [1] при котором обрабатываемую вращающуюся деталь размещают в приведенном за счет крыльчатки, установленной в камере и кинематически связанной с приводом детали, псевдоожиженное состояние слое свободного абразива.

Недостатком этого способа является неравномерность съема материала по всей обрабатываемой поверхности и сложность регулирования технологических параметров обработки.

Устройство для обработки деталей в псевдоожиженном абразиве, при котором на обрабатываемую деталь воздействует поток, поступающий через наклонные каналы, выполненные в конусообразной камере [2] Недостатком данного устройства являются ограниченные технологические возможности из-за низкой скорости и нерациональности угла удара зерен под действием воздушного потока об обрабатываемую поверхность, вследствие чего не обеспечивается высокая производительность обработки.

Задачей изобретения является повышение производительности обработки с одновременным упрощением конструкции технологического оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе обработки деталей в псевдоожиженном слое абразива, при котором на обрабатываемую поверхность подают воздушный поток, под действием которого абразивные частицы воздействуют на поверхность детали, общий воздушный поток разделяют на отдельные струи воздуха, равномерно их распределяют вокруг детали и направляют на обрабатываемую поверхность под углом, равным углу резания абразивных зерен.

В известном устройстве для обработки деталей, содержащем корпус и установленную на нем рабочую камеру, имеющие отверстия для поступления воздушного потока и содержащую слой абразивных частиц, в которой установлена обрабатываемая деталь, рабочая камера имеет кольцевую форму и образуется обрабатываемой поверхностью детали и внутренней цилиндрической проточкой кольца, установленного в корпус, кольцо имеет равномерно расположенные по окружности отверстия, связывающие рабочую камеру с кольцевой проточкой корпуса, предназначенной для поступления сжатого воздуха, щелевые отверстия расположены под углом к радиальному направлению.

Так как общий воздушный поток разделяется на отдельные струи, то увеличивается скорость перемещения воздуха и возрастает кинетическая энергия попадающих в воздушные струи абразивных зерен, в результате чего они с большей силой ударяются об обрабатываемую поверхность и более эффективно удаляют припуск. А так как воздушные струи направляют к обрабатываемой поверхности под углом, равным углу резания, то вся энергия удара зерен о поверхность детали расходуется на отдельные стружки, что дополнительно повышает интенсивность съема металла. Кроме того, расположение воздушных струй под углом к обрабатываемой поверхности обеспечивает круговое движение абразива вокруг детали и вращение самой детали, что исключает необходимость использовать специальный привод вращения, упрощает осуществление способа.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство в осевом сечении А-А; на фиг. 2 то же в поперечном сечении В-В; на фиг. 3 схема воздействия абразивного зерна на обрабатываемую поверхность.

В корпус 1, имеющий радиальное отверстие 2 ( фиг. 1 и 2 ) и внутреннюю цилиндрическую проточку 3 запрессовано кольцо 4, имеющее внутреннюю цилиндрическую проточку и щелевое отверстие 5, равномерно расположенное по окружности кольца 4, и наклоненные под углом к радиальному направлению. В отверстие кольца 4 с гарантированным зазором установлена деталь 6 в виде внутреннего кольца роликоподшипника. Внутренняя проточка кольца 4 вместе с обрабатываемой поверхностью детали 6 образует рабочую круговую камеру 7, в которую засыпан абразив. С помощью отводящей трубки 8 рабочая камера 7 связана с атмосферой.

Перед началом обработки в кольцевую проточку кольца 4 засыпают абразив и устанавливают деталь 6. Через отверстие 2 в проточку 3 корпуса 1 подают сжатый воздух. Образующийся при этом воздушный поток проходит через щелевые отверстия 5 кольца 4, разделяется на отдельные струи, с высокой скоростью поступающие в камеру 7. Находящиеся в камере 7 абразивные частицы под действием этих струй приводятся в круговое вращение вокруг обрабатываемой поверхности детали 6. Деталь 6 под действием абразива тоже получает небольшое вращение. Поступающий в камеру 7 воздух свободно выводится в атмосферу через устройство 8. Устройство 8 имеет сетку (не показана) для предотвращения выброса из камеры 6 абразивных частиц.

Угол наклона β щелевых отверстий 5 кольца 4 к радиальному направлению определяется из условия обеспечения наиболее эффективного угла a удара абразивных частиц, попавших в струю воздуха, об обрабатываемую поверхность, равного углу резания: где P_т тангенциальная сила резания, P_н нормальная сила резания.

Если угол удара частицы об обрабатываемую поверхность будет значительно больше α то частица преимущественно будет скользить вдоль поверхности, не отделяя стружку. Если угол удара будет значительно меньше a то абразивная частица будет преимущественно пластически деформировать поверхность, а не срезать стружку. Максимальная производительность снятия припуска обеспечивается при ударе частиц об обрабатываемую поверхность под углом a Значение угла a зависит от материала абразива и материала обрабатываемой детали и обычно находится в пределах tgα = 0,4÷0,6 На фиг. 3 показан момент удара абразивной частицы об обрабатываемую поверхность детали 6 под действием струи воздуха, поступающей в рабочую камеру 7 через щелевое отверстие 5 кольца 4. Из ΔAOC по теореме синусов отсюда Так как

где d диаметр обрабатываемой поверхности
D диаметр проточки кольца 4,
то

Технико-экономическая эффективность предложенного изобретения состоит в следующем:
увеличивается производительность снятия припуска, так как абразивная частица, попадая в отдельные струи воздуха, приобретают значительную кинетическую энергию и со значительной силой ударяются об обрабатываемую поверхность под рациональным углом;
упрощается конструкция устройства для обработки, так как отпадает необходимость иметь специальный, как правило, очень сложный привод для перемещения деталей.

Источники информации
1. Авт.свид. N 818828 Устройство для обработки деталей в псевдоожиженном абразиве.

2. Авт.свид. N 455838 Устройство для деталей в псевдоожиженном абразиве.

3. Турбообразивная обработка деталей сложного профиля. Методические рекомендации М. Минстанкоинстр. пром. СССР, 1987, 53с.

4. Королев А.В. Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. Часть 2. Взаимодействие инструмента и заготовки при абразивной обработке. Из-во Сарат. ун-та, 1989, 160 с.

Формула изобретения

1. Способ обработки деталей в псевдоожиженном слое абразива, при котором на обрабатываемую поверхность подают воздушный поток, под действием которого абразивные частицы воздействуют на поверхность детали, отличающийся тем, что воздушный поток разделяют на отдельные струи воздуха, равномерно их распределяют вокруг детали и направляют на обрабатываемую поверхность под углом, равным углу резания.

2. Устройство для обработки деталей в псевдоожиженном слое абразива, содержащее корпус, несущий рабочую камеру, предназначенную для размещения обрабатываемой детали и абразивной среды, связанную с источником сжатого воздуха посредством наклонных каналов дополнительного средства, отличающееся тем, что дополнительное средство выполнено в виде кольца с цилиндрической проточкой на боковой поверхности, а наклонные каналы равномерно расположены по окружности и выполнены щелевидными, при этом рабочая камера образована обрабатываемой поверхностью детали и цилиндрической проточкой кольца, причем наклонные каналы расположены под углом к радиусу кольца, который выбран по формуле

где d диаметр детали;
D диаметр внутренней полости кольца;
α угол резания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3