Станок для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей
Владельцы патента RU 2519398:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей в свободном состоянии с использованием химических растворов. Станок содержит установленный горизонтально на станине барабан, выполненный с многозаходной винтовой поверхностью, средства его загрузки и выгрузки и привод вращения. Барабан выполнен по периметру с винтовыми канавками внутри барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения барабана. Последний изготовлен из трех и более одинаковых прямоугольных полос, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке с образованием трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана и напусков в виде винтовых лопастей по всей его длине. Предусмотрена пружина волнообразной формы с плоским сечением витков и с устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. 8 ил.
Изобретение относится к отделочно-зачистной и упрочняющей обработке деталей в свободной гранулированной среде и может быть использовано в машиностроении, при безразмерной обработке деталей.
Известно устройство для галтовки (а.с. СССР №1093505, кл. B24B 31/02, опубл. 23.05.84, бюл. №19), содержащее устновленный горизонтально на станине барабан, выполненный в виде тетраэдальной колонны со средствами для загрузки и выгрузки, а также привод вращения.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности ввиду недостаточной интенсивности химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для галтовки (а.с. СССР 1433774, кл. B24B 31/02, 1988, опубл. 30.10.88, бюл. №40), содержащее устновленный горизонтально на станине барабан, выполненный в виде многозаходной винтовой поверхности со средствами для загрузки и выгрузки, а также привод вращения.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности ввиду недостаточной интенсивности химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей и повышение интенсивности упрочняющей обработки.
Техническим решением достигается то, что в станке для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, содержащем установленный горизонтально на станине барабан, выполненный в виде многозаходной винтовой поверхности, со средствами для загрузки и выгрузки, а также привод вращения, барабан выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения барабана, изготовлен из трех и более одинаковых полос, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке полос прямоугольной формы, с образованием по периметру барабана трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана и образованием напусков внутри барабана в виде винтовых лопастей по всей длине барабана от входного до выходного отверстия, при этом по всей длине барабана смонтирована пружина волнообразной формы с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне станка для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей.
Новизна заключается в том, что барабан выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения барабана, что повышает эффективность и химико-отделочно-упрочняющую обработку деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что барабан изготовлен из трех и более одинаковых полос, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке полос прямоугольной формы, с образованием по периметру барабана трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана и образованием напусков внутри барабана в виде винтовых лопастей по всей длине барабана от входного до выходного отверстия, что повышает эффективность химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос прямоугольной формы в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении образованы внутри барабана криволинейные поверхности различной кривизны с напусками внутри барабана в виде лопастей в каждом поперечном сечении по длине барабана, что не только изменяет траекторию движения обрабатываемых деталей и рабочих частиц в каждой точке криволинейной поверхности барабана, нарушает стационарность их движения и интенсифицирует процесс химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что барабан по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми линиями, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри барабана с криволинейными поверхностями различной кривизны с напусками внутри барабана в виде лопастей, что увеличивает не только скорость перемещений обрабатываемых деталей и рабочих частиц от входного до выходного отверстия, но и увеличивает закрутку их потоков, увеличивая частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает энергоемкость соударений, производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны с напусками внутри барабана в виде лопастей, гидравлическое сопротивление движению химических растворов обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред снижается, что способствует увеличению скорости их движения, улучшает кавитационные характеристики, расширяет технологические возможности, повышает интенсивность химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям с напусками внутри барабана в виде лопастей, векторы скорости движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред от входного до выходного отверстия барабана изменяются, что способствует интенсификации процесса химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что внутри барабана со сложной внутренней поверхностью с напусками внутри барабана в виде лопастей, в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что интенсифицирует процесс химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что внутри по всей длине барабана смонтирована пружина волнообразной формы с плоским сечением витков, которая не только обеспечивает движение обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора от загрузки к выгрузке, но и поджатие обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора внутри барабана, что расширяет технологические возможности и интенсифицирует процесс химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей.
Новизна заключается также в том, что смонтированная внутри барабана пружина волнообразной формы снабжена устройством для изменения шага витков, что позволяет влиять на характер движения обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора внутри барабана и обеспечивает регулирование скорости их перемещения от загрузки к выгрузке.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление станка для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей с закрепленной внутри пружиной волнообразной формы с плоским сечением витков позволяет не только создать противопотоки движения обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора внутри барабана, но и обеспечить продольное их перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении смесителя, и обеспечить интенсивное их взаимодействие, что расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен станок для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; фиг.3 - барабан, общий вид, смонтированный из пяти прямоугольных полос; фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3; фиг.5 - одна из полос с напуском; на фиг.6 - вид полосы с напуском после скручивания ее концов относительно продольной оси; на фиг.7- вид полосы с напуском после сгиба ее на цилиндрической оправке; на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7.
Предлагаемый станок для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей состоит из станины 1, выполненной в виде сварной рамы. На станине закреплен привод главного движения 2, состоящий из электродвигателя и редуктора и четырех роликовых опор 3. Барабан 4 снабжен двумя ободами 5, которые опираются на роликовые опоры 3. На станине 1 смонтировано средство для загрузки 6 и разгрузки 7, а также бункер 8 для отходов обработки. Над бункером 8 в барабане 4 выполнены отверстия 11 для удаления отходов обработки (облой, металл заусенцев, окалина, остатки химического раствора и т.п.).
Станок для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей снабжен трубопроводом 9 для подачи внутрь барабана 4 химического раствора.
Для обеспечения дополнительного продольного перемещения в противоположном направлении обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора внутри барабана 4 смонтирована 10 пружина волнообразной формы с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков пружины 10 путем растяжения или сжатия (на рисунках не показано). Регулировка величины шага витков пружины 10 может производиться также в процессе обработки, т.е. в процессе работы станка для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей. В зависимости от характеристик обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора, требуемого времени обработки устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям обработки. Например, если требуется малое время обработки, то уменьшается шаг пружины 10 и, таким образом, изменяется поток движения обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора в обратном направлении, а значит соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При обработке, требующей длительное время пребывания в барабане 4, шаг витков пружины 10 увеличивают и, таким образом, изменяется поток движения обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора в обратном направлении, а значит соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузке к выгрузке. В нужном положении пружину 10 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны). Регулировка величины шага пружины 10 может быть осуществлена также и в процессе обработки.
Барабан 4 выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками, например на фиг.2 пятью - 12,13,14, 15, 16.
Многозаходный винтовой пустотелый барабан 4 (фиг.3, фиг.4), например, выполнен из трех и более, например на фиг.3 и фиг.4 из пяти, полос прямоугольной формы 17,18,19, 20, 21 с образованием по периметру барабана 4 внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана 10 и образованием напусков 22, 23, 24, 25, 26 (фиг.4) в виде винтовых лопастей по всей длине барабана 4 (на фиг.4 винтовые лопасти затемнены). Таким образом, образуются внутри барабана 4 винтовые канавки в виде карманов криволинейной формы 12, 13, 14, 15, 16 с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения барабана 4 (фиг.2, фиг.5).
Многозаходный винтовой пустотелый барабан 4 выполнен из трех и более полос прямоугольной формы, например (фиг.3, фиг.4) пяти полос 17, 18, 19, 20, 21. Каждая из полос прямоугольной формы выполнена с напуском 27 и с боковыми кромками 28 и 29 (фиг.5). Напуск 27 показан на фиг.5 отделенным, например от полосы 20, штриховой линией 30. Полоса 20 скручена по винтовой линии в продольном направлении (фиг.6) относительно продольной оси O2-O2 и изогнута по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке 31 (фиг.7, фиг.8).
Полосы 17, 18, 19, 20, 21 с напусками 27 после сгиба снимают с оправки 31 и соединяют друг с другом боковой стороной 29 одной полосы со штриховой линией 30 другой полосы известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелого барабана 4 винтовых линий и винтовых поверхностей в виде винтовых канавок 12, 13, 14, 15, 16 с постоянным шагом S1. Часть одной из винтовых линий 32-33 показана на фиг.3 утолщенной линией.
Например, полоса 17 своей винтовой кромкой 29 (фиг.4) соединена с полосой 18 по штриховой линии 30 с выпуклой ее стороны, например сваркой, в свою очередь полоса 18 соединена своей винтовой кромкой 29 с полосой 19 по ее штриховой линии 30 и т.д. с образованием многозаходной винтовой поверхности в виде пустотелого барабана 4 с напусками 22, 23, 24, 25, 26 (фиг.4) в виде винтовых лопастей по всей длине барабана 4 (на фиг.4 винтовые лопасти затемнены). Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности пустотелого барабана 4, благодаря чему увеличивается закрутка потоков обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред и химического раствора,
Предлагаемый станок для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей работает следующим образом.
В барабан 4 через средство для загрузки 6 беспрерывно загружаются обрабатываемые детали, частицы рабочих сред, и посредством трубопровода 9 внутрь барабана 4 подаются химические растворы. При вращении барабана 4 эти обрабатываемые детали, частицы рабочих сред захватываются внутренней винтовой поверхностью и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса обрабатываемые детали и частицы рабочих сред движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося барабана 4 и перемещаются в сторону выгрузки. Так как криволинейная поверхность барабана 4 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций обрабатываемых деталей, частиц рабочих сред, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность барабана 4 криволинейна, то в каждой порции частицы обрабатываемых деталей и частицы рабочих сред перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс отделочно-упрочняющей обработки деталей, повышает и расширяет технологические возможность. Так как из-за криволинейности внутренней поверхности барабана 4 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, то каждая частица движется по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва этих частиц от стенок барабана, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса отделочно-упрочняющей обработки.
При дальнейшем движении вдоль оси барабана в смесь частиц обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред на расстоянии L посредством трубопровода 9 подается химический раствор, при дальнейшем движении обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, а также с ними химического раствора происходит процесс химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей. Отходы обработки (облой, металл заусенцев, окалина, остатки химического раствора и т.п.) выгружаются через отверстия 11 в средство для выгрузки отходов 8, а обработанные детали выгружаются в средство для выгрузки 7.
Наличие в конструкции барабана 4 винтовых лопастей 22, 23, 24, 25, 26 интенсифицирует процесс химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей.
Технико-экономические преимущества возникают за счет создания по внутренней поверхности плавных винтовых канавок одного направления с винтовыми лопастями, что не только расширяет технологические возможности и обеспечивает перемещение обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, а также химических растворов от загрузки и выгрузки при горизонтальном расположении оси вращения барабана, но и усложняет траекторию движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, увеличивает частоту их взаимодействия, повышает производительность.
Технико-экономическое преимущества возникают также за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, а также химических растворов, повышение интенсивности их смешивания и переориентации, а также скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Станок для химико-отделочно-упрочняющей обработки деталей, содержащий установленный горизонтально на станине барабан, выполненный с многозаходной винтовой поверхностью, средства для его загрузки и выгрузки и привод вращения, отличающийся тем, что барабан с многозаходной винтовой поверхностью выполнен по периметру с винтовыми канавками внутри барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения барабана, и изготовлен из трех и более одинаковых полос прямоугольной формы, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке с образованием по периметру барабана трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана и напусков внутри барабана в виде винтовых лопастей по всей его длине от входного до выходного отверстия, при этом по всей длине барабана смонтирована пружина волнообразной формы с плоским сечением витков и с устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.
