Устройство для вибрационной обработки деталей

Авторы патента:

Большаков Герман Сергеевич (RU)

Чернов Алексей Леонидович (RU)

Липов Александр Викторович (RU)

Артемова Наталья Евгеньевна (RU)

Кирин Евгений Михайлович (RU)

B24B31/06 - с помощью контейнеров, совершающих колебательные движения

Владельцы патента RU 2502590:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при отделочно-зачистной вибрационной обработке деталей. Устройство содержит корпус с днищем округлой формы, основание с вибратором и пружинной подвеской и цилиндрический рабочий барабан, свободно размещенный в корпусе. Корпус упруго установлен на основании с возможностью колебаний от вибратора. Рабочий барабан выполнен в виде пакета контейнеров коробчатого типа, соосно и последовательно скрепленных между собой центральной осью. В каждом контейнере выполнены расположенные по концентрической окружности глухие цилиндрические камеры с дном на одном из его торцов для размещения обрабатываемых деталей и обрабатывающей среды. В собранном виде камеры наглухо перекрываются дном соседнего контейнера, а последний контейнер - крышкой. В результате повышается качество обрабатываемых поверхностей деталей при снижении стоимости процесса обработки. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к технологии машиностроения, точнее - к отделочно-зачистной вибрационной обработке деталей с использованием свободной обрабатывающей среды (например, сухого абразива или абразива в смеси с рабочей жидкостью).

Известно устройство для вибрационной обработки деталей [1]. Устройство содержит упругоподвешенный корпус (рабочий контейнер) с днищем округлой цилиндрической формы, основание с вибратором и пружинной подвеской. В корпусе устройства свободно размещен рабочий барабан с наружным диаметром, равным 0,7-0,95 диаметра округлой части корпуса, что позволяет интенсифицировать процесс передачи вибрационного импульса от корпуса к барабану. Обрабатывающая среда загружается в рабочий барабан вместе с обрабатываемыми деталями.

Известное устройство, несмотря на простоту конструкции, имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что в процессе обработки детали контактируют и соударяются друг с другом, что приводит к выкрашиванию и сколам кромок деталей, что особенно характерно для деталей, выполненных из хрупких материалов. Кроме того при большом объеме рабочего барабана наблюдается повышенный расход обрабатывающей среды из-за измельчения гранул абразива, что увеличивает себестоимость процесса обработки.

Известно устройство для вибрационной обработки [2], при обработке в котором исключены соударения деталей между собой. Устройство также содержит упругоподвешенный корпус с днищем округлой формы и основание с вибратором и пружинной подвеской. Внутри корпуса свободно размещен кассетный рабочий барабан для установки в нем обрабатываемых деталей. Установка обрабатываемых деталей осуществляется на осях, смонтированных в кассетном рабочем барабане. Наружный диаметр рабочего барабана составляет 0,5-0,6 от диаметра округлой части корпуса. Обрабатывающая среда размещается в корпусе устройства и контактирует с деталями, закрепленными в барабане. Устройство обеспечивает эффективную и качественную обработку деталей без выкрашивания и сколов за счет устранения контакта обрабатываемых деталей между собой.

Недостатками устройства является сложность конструкции кассетного рабочего барабана и большая трудоемкость монтажа деталей в барабане, что снижает производительность обработки. Кроме того для крепления деталей, не имеющих отверстий, требуется наличие специальных зажимов, что усложняет устройство и увеличивает стоимость обработки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство, представленное в «Способе вибрационной обработки деталей» [3]. Устройство также содержит упругоподвешенный корпус с округлым цилиндрическим днищем, основание, снабженное вибратором и пружинной подвеской. Внутри корпуса размещена несущая среда, в качестве которой используют мелкие металлические отходы, гальку, песок и другие материалы. В несущей среде свободно размещены рабочие барабаны цилиндрической формы, в которые загружены обрабатываемые детали и обрабатывающая среда в виде сухого и увлажненного абразива.

Устройство, взятое за прототип, позволяет обеспечить интенсивную и качественную обработку деталей, но имеет целый ряд недостатков, обусловленных конструктивными и технологическими особенностями:

- разделение процесса обработки деталей в нескольких рабочих барабанах не исключает образование выкрашиваний и сколов на кромках деталей, так как детали загружаются в барабаны в массовых количествах;

- при обработке деталей из-за контакта барабанов друг с другом наблюдается интенсивное изнашивание их поверхности, усугубляющиеся абразивным воздействием несущей среды, что приводит к низкой стойкости барабанов и необходимости их частой замены;

- наличие несущей среды в конструкции приводит к увеличению трудозатрат и дополнительным финансовым расходам;

- при передаче колебательных и вращательных движений рабочим барабанам от стенок корпуса через несущую среду происходит их демпфирование, что приводит к необходимости повышения мощности привода вибрационного устройства;

- в рабочих барабанах устройства наблюдается интенсивное измельчение гранул абразива обрабатывающей среды за счет воздействия обрабатываемых деталей, что приводит к снижению эффективности обработки и повышению расхода абразивных материалов.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков, то есть на повышение качества и эффективности обработки за счет устранения повреждения поверхности деталей, достижения простоты конструкции устройства и снижения трудозатрат на обработку деталей.

Задача решена тем, что в устройстве для вибрационной обработки деталей, включающем упругоподвешенный корпус с днищем округлой формы, основание, снабженное вибратором и пружинной подвеской, и рабочий барабан с размещенными в нем обрабатываемыми деталями и обрабатывающей средой, рабочий барабан выполнен в виде пакета контейнеров коробчатого типа, соосно и последовательно скрепленных между собой центральной осью, при этом каждый контейнер снабжен расположенными по концентрической окружности глухими камерами с дном на одном из торцев контейнера для размещения обрабатываемых деталей и обрабатывающей среды, причем в собранном виде камеры контейнеров герметически перекрыты дном соседнего контейнера, а последний контейнер закрыт крышкой.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фигуре 1 представлен общий вид устройства в поперечном фронтальном разрезе. На фигуре 2 представлено изображение рабочего барабана в продольном и поперечном разрезах.

Устройство для вибрационной обработки деталей состоит из корпуса 1 с округлым (цилиндрическим) днищем и основания 2, смонтированного на пружинной подвеске 3. Внутри корпуса 1 размещен рабочий барабан 4 с наружным диаметром, равным 0,7-0,95 от диаметра округлого днища корпуса, что обеспечивает вращение барабана внутри корпуса при вибрационных колебаниях корпуса. Основание устройства снабжено вибратором 5 эксцентрикового типа.

Рабочий барабан 4 выполнен в виде пакета контейнеров коробчатого типа 6 (фигура 2). Контейнеры 6 соосно и последовательно скреплены между собой центральной осью 7 с гайками, при этом крайний контейнер снабжен крышкой 8. Количество контейнеров в пакете зависит от габаритных размеров деталей и длины корпуса вибрационного устройства.

Каждый контейнер 6 снабжен глухими цилиндрическими камерами 9 с дном на одном из его торцев. Камеры 9 служат для размещения в них по одной обрабатываемой детали и порции обрабатывающей среды. В собранном виде камеры 9 наглухо перекрываются дном соседнего контейнера, а в последнем контейнере - крышкой 8. Таким образом, в собранном рабочем барабане образуются локальные полости, в которых размещены детали по отдельности от других деталей со своей порцией абразива.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед процессом обработки осуществляют сборку рабочего барабана. В первый нижний контейнер (в каждую камеру) закладываются по одной детали и по порции абразива, далее на центральной оси монтируют второй контейнер и «заряжают» его и т.д. Собранный барабан скрепляют гайками по оси и размещают в корпусе устройства. Далее включают вибратор.

Под действием вибрации рабочий барабан, детали и обрабатывающая среда совершают направленные вращательные движения, в результате которого производится эффективная обработка детали без контакта деталей друг с другом.

В связи с тем, что каждая обрабатываемая деталь располагается в отдельной локальной области одного контейнера со своей порцией обрабатывающей среды, то эти конструктивные отличия устраняют контакт деталей друг с другом, снижают удельный объем обрабатывающей среды на одну деталь. В связи с отсутствием несущей среды устраняется ее воздействие на поверхность рабочего барабана, что увеличивает срок его безаварийной эксплуатации. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет одновременно обрабатывать детали, отличающиеся по весу и форме, т.е. в камеры можно загружать различные детали.

В совокупности предлагаемое изобретение обеспечивает следующий технико-экономический эффект:

- повышается качество поверхности обрабатываемых деталей в связи с отсутствием сколов и выкрашиваний их кромок;

- достигается экономия абразивного материала в 1,5-3 раза, так как обрабатывающий материал преимущественно расходуется только на полезную работу по обработке поверхности детали;

- снижается трудоемкость и себестоимость процесса обработки за счет сокращения расхода обрабатывающей среды, отсутствия затрат на несущую среду и увеличения стойкости рабочего барабана.

Пример.

Проведена обработка односторонних сменных многогранных пластин (СМП) режущего инструмента без отверстий TNUN - 110308 (ГОСТ 19042-80 и ГОСТ 19043-80), изготовленных из твердого сплава Т15К6. В соответствии с ГОСТ 19086-80 эти СМП могут подвергаться виброабразивной обработке для округления режущих кромок. Величина радиуса округления для данной пластины составляет 0,03-0,05 мм. Критерием эффективности обработки являлось количество бракованных СМП, по причине выкрашивания их режущих кромок, за время, по истечению которого радиус их округления достигал указанных значений. При этом бракованными считались СМП, которые на режущих кромках имели более трех выкрашиваний, или более одного выкрашивания с размерами равным или более: на режущей кромке 0,15×0,3 мм, на радиусе при вершине 0,1×0,2 мм.

Для получения сравнительных данных обработка велась в известном устройстве и в устройстве по предлагаемому изобретению.

Обработка проводилась в известном вибрационном устройстве с диаметром округлой части корпуса 210 мм, при его частоте колебаний 1500 мин^-1 и амплитуде колебаний 2,5 мм. Диаметр каждого из трех одновременно используемых барабанов составлял 70 мм. В качестве несущей среды использовалась галька.

В предлагаемом устройстве рабочий барабан диаметром 190 мм, состоял из десяти контейнеров, скрепленных между собой, каждый из которых имел двенадцать цилиндрических рабочих камер, расположенных по концентрической окружности диаметром 146 мм. При данных размерах барабана в нем одновременно обрабатывалось 120 деталей.

При обработке в обоих устройствах в качестве обрабатывающей среды использовался формованный абразивный наполнитель ПТ 3×3 и рабочая жидкость - 3%-ый раствор соды кальцированной.

Выявление брака СМП, связанного с выкрашиванием их режущих кромок, проводилось по методике, изложенной в ГОСТ 19086-80. Партии деталей подвергались сплошному контролю.

Результаты сравнительных опытов, приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Устройство	Количество одновременно обрабатываемых деталей, шт.	Время обработки, мин	Количество деталей с браком, по причине выкрашивания режущих кромок, шт.	Удельный расход обрабатывающей среды на одну деталь, кг/дет.
Известное	120	67	12	0,044
Предлагаемое	120	68	-	0,025

Из приведенных данных видно, что при равном количестве обрабатываемых деталей и примерно одинаковом времени обработки предлагаемое изобретение обеспечивает значительное снижение брака деталей по причине выкрашивания режущих кромок и уменьшение в 1,8 раза расхода обрабатывающей среды.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. АС СССР №1020214 А «Устройство для вибрационной обработки». Опубл. 30.05.80, БИ №20. Авторы Игнатьков Д.А. и др.

2. Патент РФ №2 286 239 «Устройство для вибрационной обработки деталей». Опубл. 27.10.2006, БИ №30. Авторы Трилисский В.О. и др.

3. АС СССР №626941 «Способ вибрационной обработки деталей». Опубл. 05.10.78, БИ №37. Авторы Мукомел А.В. и др.

Устройство для вибрационной обработки деталей, содержащее упруго подвешенный корпус с днищем округлой формы, основание с вибратором и пружинной подвеской и рабочий барабан с размещенными в нем обрабатываемыми деталями и обрабатывающей средой, отличающееся тем, что рабочий барабан выполнен в виде пакета контейнеров коробчатого типа, соосно и последовательно скрепленных между собой центральной осью, при этом в каждом контейнере выполнены расположенные по концентрической окружности глухие камеры с дном на одном из торцов контейнера для размещения обрабатываемых деталей и обрабатывающей среды, причем в собранном виде камеры контейнеров герметически перекрыты дном соседнего контейнера, а последний контейнер закрыт крышкой.

Изобретение относится к поверхностной обработке деталей при их относительном перемещении и ударном взаимодействии с рабочей средой и может быть использовано в вибрационных установках на предприятиях авиакосмической, автомобильной и других отраслей промышленности.

Вибрационная установка // 2457095

Изобретение относится к устройствам для поверхностной обработки деталей в результате относительного вибрационного перемещения и ударного взаимодействия рабочей среды и обрабатываемых деталей и может быть применено при виброударной обработке деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов для улучшения микрогеометрии и снятия дефектных слоев с обрабатываемых поверхностей.

Устройство для отделочно-зачистной обработки // 2430825

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей в контейнерах, совершающих низкочастотные колебания.

Установка для виброударной обработки деталей // 2419532

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в виброобрабатывающем оборудовании для финишной отделочно-упрочняющей обработки деталей сложной формы.

Устройство для вибрационной обработки // 2388585

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при безразмерной абразивной обработке деталей абразивным наполнителем для удаления заусенцев, облоя, ржавчины, окалины, округления острых кромок, полирования, а также при упрочнении деталей поверхностным пластическим деформированием специальными наполнителями.

Универсальная оснастка для контейнера вибрационной машины // 2386526

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в вибрационных установках при виброударной обработке стальными шариками или абразивными гранулами деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов на предприятиях авиакосмической, автомобильной и других отраслей промышленности.

Устройство для виброударной обработки деталей с регулируемым контейнером // 2353504

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при поверхностной обработке деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов с воздействием вибраций в авиакосмической, автомобильной и других отраслях промышленности.

Устройство для виброударной обработки деталей // 2353503

Установка для виброударной обработки поверхностей деталей // 2344920

Способ виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей // 2342243

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при поверхностной обработке тонкостенных деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов с воздействием вибраций в авиакосмической, автомобильной и других отраслях промышленности.

Элемент абразивного материала для вибрационной финишной обработки и способ его формирования // 2505389

Изобретение относится к абразивным материалам для вибрационной финишной обработки, которые могут быть использованы для удаления заусенцев и сглаживания поверхностей. Элемент абразивного материала образован твердым литым компонентом, содержащим множество дробленых кусков стеклобоя кварцевого стекла, соединенных между собой путем термообработки, с образованием частично расстеклованного материала, при этом литой компонент состоит из частей аморфного и частей расстеклованного материала и имеет конфигурацию, соответствующую по меньшей мере одной конфигурации, выбранной из группы, в которую входят прямоугольный параллелепипед, эллипс, призма, конус, четырехгранник, пирамида, многогранник и сфера. Изобретение позволяет улучшить состояние окружающей среды ввиду отсутствия нарушения ландшафта при разработке месторождений за счет использования рециклового стекломатериала в качестве исходного материала. 5 н. и 47 з.п. ф-лы, 7 ил.

Установка для вибрационной обработки длинномерных деталей // 2510322

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя длинномерных деталей в контейнерах, совершающих низкочастотные колебания. Установка для вибрационной обработки содержит контейнер, состоящий из упруго установленной на основании обечайки с вибратором и жестко установленных на основании торцевых стенок. Последние имеют сквозные окна с уплотнителями и карманы с днищем под углом 35°-55° в сторону обечайки, выполненной из половинки разрезанного по осевой линии и смонтированного из секций многозаходного винтового барабана. Секции смонтированы из двух подсекций, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны. Секции соединены между собой большими основаниями трапеций. Подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции. В результате повышается степень упрочнения и расширяются технологические возможности установки. 5 ил.

Способ удаления заусенцев с малогабаритных деталей // 2516326

Изобретение относится к области неразмерной ультразвуковой обработки в жидких средах и может быть использовано для удаления заусенцев с малогабаритных деталей преимущественно из легких сплавов и полимерных материалов, обладающих низким пределом прочности и модулем упругости. Детали погружают в технологическую жидкость, содержащую определенную концентрацию твердых частиц абразива. В объеме жидкости возбуждают ультразвуковые колебания. В качестве твердых частиц абразива используют кристаллы льда, которые непрерывно подают в технологическую жидкость в течение всего процесса обработки. Размеры кристаллов устанавливают равными 0,08-0,18 мм. В результате повышается эффективность и качество удаления заусенцев при исключении очистки деталей от абразива. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Способ упрочнения каналов детали // 2537411

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей каналов детали. Обеспечивают вибрацию с частотой 20-30 Гц корпуса контейнера, содержащего токопроводящие стальные шарики для возвратно-поступательного движения последней через каналы детали. Подают низковольтное напряжение на корпус и на обрабатываемую деталь, которую изолируют от корпуса. В контейнер подают слабопроводящую жидкость в виде технической воды для передачи между шариками низковольтного напряжения в 4-8 В. В результате обеспечивается равномерная степень наклепа и устраняются микротрещины на обрабатываемой поверхности детали. 1 ил., 1 пр.

Вибрационный станок для отделочно-упрочняющей обработки деталей // 2540055

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для вибрационной обработки деталей свободным наполнителем методом поверхностно-пластического деформирования. Станок содержит электродвигатель, основание, стойки, вибровозбудитель и установленную на стойках виброплатформу, на которой закреплен контейнер с рабочей средой и обрабатываемой деталью. Виброплатформа одним концом установлена на двух стойках посредством шарнирных опор. Другим концом под местом крепления контейнера она опирается на стойки с пневмоамортизаторами, закрепленными на основании, и имеет возможность углового колебательного перемещения для приведения рабочей среды в контейнере к эллиптическому движению. Вибровозбудитель выполнен в виде двухстороннего кривошипно-шатунного механизма, эксцентрики которого расположены симметрично на общем валу и связаны через клиноременные передачи с двумя рабочими концами вала электродвигателя, а шатуны шарнирно связаны с виброплатформой. Снижается вредное воздействие нагрузок на конструкцию, увеличивается срок службы станка, повышается его надежность. 2 ил.

Способ вибрационный обработки // 2542915

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при вибрационной обработке деталей. Контейнер установки заполняют обрабатываемыми деталями и абразивными зернами. Осуществляют операции грубого, среднего и тонкого шлифования с уменьшением размера абразивных зерен на каждой последующей операции. Операцию грубого шлифования проводят без добавления рабочей жидкости в контейнер и с извлечением отработанных абразивных зерен после ее завершения. На операции среднего шлифования добавляют в контейнер абразивные зерна и подают непрерывно циркулирующую рабочую жидкость. На операции тонкого шлифования добавляют в контейнер без остановки вибрационной установки абразивные зерна для увеличения плотности ее загрузки и доводят до максимума подачу непрерывно циркулирующей рабочей жидкости. В результате повышаются производительность и качество обработки. 2 ил.

Вибрационный станок // 2605734

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей. Вибрационный станок содержит контейнер, закрепленный на платформе с вибратором, установленной упруго на основании. В контейнере смонтирована и жестко прикреплена к его внутренним стенкам вставка в виде винтового барабана вогнутой формы, выполненная по периметру из трех и более полос переменной ширины вогнутой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг к другу ломаных винтовых линий и винтовых поверхностей с переменным шагом. Винтовой барабан по всей его длине усечен в верхней части по линии, параллельной оси симметрии барабана, не более чем на одну четвертую его часть. В результате расширяются технологические возможности и повышается интенсивность обработки. 10 ил.

Станок вибрационный // 2605735

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей. Вибрационный станок содержит контейнер, закрепленный на платформе с вибратором, установленной упруго на основании. В контейнере смонтирована и жестко прикреплена к его внутренним стенкам вставка в виде винтового барабана, смонтированного из секций, собранных из двух одинаковых подсекций, выполненных из четного количества одинаковых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных по периметру подсекции с четырьмя одинаковыми равносторонними треугольниками с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников. Две подсекции соединены друг с другом сторонами с торцевыми большими отверстиями. Секции присоединены друг к другу по длине винтового барабана сторонами с малыми торцевыми отверстиями с образованием многозаходной винтовой поверхности с ломаными винтовыми линиями. Винтовой барабан по всей длине усечен в верхней части по линии, параллельной оси симметрии барабана, не более чем на одну четвертую его часть. В результате расширяются технологические возможности станка и повышается интенсивность обработки. 10 ил.

Установка для отделочно-упрочняющей обработки // 2613268

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей. Установка содержит барабан, жестко закрепленный на платформе, установленной упруго на станине, и загрузочное и разгрузочное приспособления. Платформа имеет вибратор, смонтированный горизонтально под платформой. Барабан выполнен спиральным с многозаходной винтовой поверхностью по периметру и свернут по спиральной оси вокруг его центральной прямолинейной оси с образованием внутри винтовых канавок под углом к его спиральной оси в виде карманов треугольной формы. Барабан собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеций - под острым углом к оси симметрии ромбовидной полосы и являются линиями сгиба. Секции соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций. В результате расширяются технологические возможности и повышается интенсивность обработки. 7 ил.