УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1996 года по МПК B24C3/00 B24B31/06 

Техническое решение относится к области машиностроения. Более конкретно, к "безразмерной" поверхностной обработке деталей, выполняемой с целью ликвидации дефектов литья, прессования, ковки, горячей и холодной штамповки и проч. (дефекты могут быть в виде облоя, заусенцев, выпрессовок и т.д.), а также выполняемой с целью шлифования и полирования поверхности детали, очистки и подготовки поверхности к нанесению покрытий.

Изобретение может быть использовано на обрабатывающих предприятиях различного профиля в цехах для виброобработки и галтовки деталей.

Наиболее близким техническим решением, является устройство (по авт.св. СССР N 341637, кл. В 24 В 31/06, 1982), выполненное в виде поворотной упруго подвешенной рабочей камеры с вибратором и его приводом. Камера разделена решеткой и снабжена загрузочно-разгрузочными окнами, расположенными по длине камеры по обе стороны ее над и под решеткой. Недостатком известного устройства является его низкая производительность, обусловленная тем, что вибрации, которые обеспечивают перемешивание и движение деталей и среды, не в состоянии придать высокую относительную скорость деталям и среде. Циклические контактные напряжения, возникающие в деформируемых объемах деталей при соударениях, невелики, поэтому износ их поверхности протекает медленно, как полидеформационный усталостный процесс.

Целью заявляемого технического решения является повышение производительности обработки. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для поверхностной вибрационной обработки деталей выполнено в виде поворотной, упруго подвешенной рабочей камеры с вибратором и его приводом. Рабочая камера разделена решеткой и снабжена загрузочно-разгрузочными окнами, расположенными по длине камеры по обе стороны ее, над и под решеткой. Помимо этого, устройство снабжено жестко закрепленным относительно неподвижного корпуса эжекторным струйно-абразивным пистолетом, который запитан от пневмомагистрали высокого давления, причем выходное сопло пистолета расположено в отверстии подрешеточного загрузочно-разгрузочного окна, а эжектирующий патрубок пистолета соединен с бункером с абразивной суспензией, при этом бункер расположен ниже рабочей камеры и сообщается с ней. Помимо этого, для получения однородной взвеси абразивных частиц, в нижней части бункера с суспензией установлена пропеллерная мешалка, снабженная приводом ее вращения.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа.

Устройство для поверхностной обработки содержит поворотную, упруго подвешенную рабочую камеру 1, предназначенную для размещения в ней обрабатывающей среды, загрузки, обработки, промывки и выгрузки деталей. Ось поворота рабочей камеры 1 шарнирно закреплена на раме 2 с вибратором и его приводом 3. Шарнирное крепление камеры 1 предназначено для передачи ей, через раму 2 и пружины 4, колебаний от вибратора 3, необходимых для обработки деталей. Помимо этого, оно предназначено для поворота на 180^o рабочей камеры с тем, чтобы сократить время, необходимое для выполнения операций по разделению деталей и среды, при промывке и выгрузке деталей. Рама 2 и шарнирно крепящаяся к ней рабочая камера 1 установлены на пружинах 4, предназначенных для получения нужного режима колебаний рабочей камеры 1 от вибратора 3 и направленного высокоскоростного потока (струи) рабочей среды 5. Рабочая камера 1 разделена сменной разделительной решеткой 6 на две части 7 и 8, каждая из которых имеет по два загрузочно-разгрузочных окна 9, закрываемых крышками 10. Загрузочно-разгрузочные окна 9 выполнены по длине камеры 1 и расположены по обе стороны ее, над и под решеткой 6. Разделение поворотной камеры 1 решеткой 6 на две части 7 и 8, снабжение ее загрузочно-разгрузочными окнами предназначено для повышения производительности обработки за счет сокращения времени на выполнение операций по разделению деталей и среды и выгрузки, осуществляемой путем замены (поворотом) полости 8 на 7, и наоборот. Верхняя и нижняя части камеры 1 снабжены отверстиями 11, 12, которые предназначены для слива суспензии (11) и удаления в вентиляцию запыленного воздушного потока (12). При повороте камеры 1 на 180^o назначение отверстий изменяется. Нижним отверстием посредством трубопровода а-а, рабочая камера 1 сообщается с бункером 13 с абразивной суспензией 14, в нижней части которого смонтирована пропеллерная мешалка 15 с приводом 16. Бункер 13 и привод с мешалкой предназначены для получения однородной взвеси гидроабразивной суспензии, которая должна быть разогнана и с высокой скоростью направлена на часть объема загрузки для того, чтобы изменить режим вибраций камеры 1 и интенсифицировать процесс обработки. Бункер с абразивной суспензией гибким шлангом 17 соединен со всасывающим патрубком эжекторного струйно-абразивного пистолета 18, запитанного через дроссель 19 и клапан отсечки 20 от пневмомагистрали высокого давления 21 с помощью гибкого шланга 22. Такое соединение обеспечивает подачу сжатого воздуха из пневмомагистрали 21, при открытом клапане отсечки 20 и настройки нужного давления дросселем 19, в разгонное сопло эжекторного струйно-абразивного пистолета, что вызывает разряжение в трубопроводе 17, и как следствие, обеспечивает подачу рабочего агента (суспензии) 14 из бункера 13 в пистолет 18. Закрытие клапана 21 перекрывает подачу воздуха в пистолет 18. Эжекторный струйно-абразивный пистолет (ЭСАП) 18 шарнирно соединен с кронштейном 23 и закреплен винтом 24 таким образом, чтобы выходное сопло ЭСАП 18 входило в отверстие окна загрузки-выгрузки 9. Сам кронштейн 23 неподвижно закреплен в корпусе винтом 25. Эти связи обеспечивают подачу направленного потока рабочей среды струи суспензии 5 на часть объема загрузки поперек линии ее тока в рабочей камере 1. Винт 24 предназначен для фиксации угла струи 5, а винт 25 для регулировки и фиксации расстояния от среза сопла ЭСАП 18 до рабочей камеры 1.

Устройство (см. рисунок) работает следующим образом.

В начале загружают в нижнюю часть 8 рабочей камеры 1 через окно 9 рабочую среду и детали. Три окна 9 закрывают крышками 10. При открепленных винтах 23, 24 и снятой крышке 10, четвертого окна, устанавливают ЭСАП 18 таким образом, чтобы его выходное сопло попало в отверстие дверцы четвертого (подрешеточного) окна 9, а его ось наклона обеспечивала бы требуемый угол атаки струи. Закрепляют ЭСАП 18 винтами 23, 24, включают двигатель мешалки 15 и осуществляют барботаж гидроабразивной суспензии в бункере 13, где ее ранее разместили. Затем одновременно включают привод вибратора 3 и клапан отсечки 20 (предварительная настройка дросселя 19 обеспечивает требуемое давление сжатого воздуха, подводимого к ЭСАП 18 по гибкому шлангу 22). Сжатый воздух из пневмомагистрали высокого давления 21, через дроссель 19 по гибкому шлангу 22, поступает в разгонное сопло ЭСАП 18, где он, разгоняясь, создает разряжение в эжектирующем патрубке и гибком шланге 17, которым тот соединен с бункером 13. Гидроабразивная суспензия 14, находящаяся в бункере 13 под воздействием атмосферного давления поступает по шлангу 17 в ЭСАП и, разгоняясь до высокой скорости, выбрасывается в рабочую камеру 1 таким образом, чтобы получаемая струя перекрывала камеру по длине (для этого при необходимости монтируют несколько ЭСАПов). Вращающийся вибратор 3 создает колебания (гармоническую возмущающую силу), которые с помощью рамы 2, пружин 4 передаются рабочей камере 1 и всему объему загрузки (рабочей среде и деталям). Объем загрузки под действием вибраций начинает, перемешиваясь перемещаться внутри камеры 1. Движение всей массы загрузки происходит только в нижней подрешеточной камере 8. Оно не равномерно. У стенок камеры 1 скорость перемещения деталей и среды больше, чем вдали от них, так как объем загрузки получает вибровоздействие именно от стенок и днища камеры 1. Неравномерное движение слоев загрузки и вызывает перемешивание деталей. Они занимают различное положение в рабочей среде, воспринимают различные импульсы сил, соударяются между собой и с рабочей средой различными поверхностями и под разными углами. Соударения вызывают контактные напряжения в деформируемых объемах детали, которые при многократном их повторении и приводят к разрушению ее поверхностных слоев. Поступательное движение объема загрузки в камере 1 при интенсивном ее перемешивании приводит под высокоскоростную струю 5 от ЭСАП 18 в каждый момент времени некоторый "новый" объем деталей и среды, представляющий собой часть всего, циркулирующего в камере, объема. По поверхности этой части объема и ударит высокоскоростной поток (струя 5). В результате соударения резко возрастает величина контактных напряжений в деформируемых объемах поверхностных слоев материала тех деталей, на которые попадает направленный поперек линий тока загрузки поток суспензии, что интенсифицирует процесс разрушения поверхностных слоев материала деталей из-за изменения усталостного механизма разрушения на хрупкий. Помимо этого, эти детали и среда, вследствие напора струи, получают скорость перемещения вдоль струи, и поступательно перемещаются относительно всего объема загрузки, что в свою очередь интенсифицирует процесс перемешивания и соударения деталей и, следовательно, их износ. Так как под направленный поток (струю) попадает в каждый момент времени другой "новый" объем деталей, по-разному ориентированный в пространстве, то опорная площадка (след струи поперек движения всего объема загрузки) подвижна, и реакция силового воздействия струи на детали и среду в камере 1 все время меняется и по величине, и по направлению из-за изменения угла атаки. Это в свою очередь, увеличивает величину вибрационного воздействия на весь объем загрузки так как камера 1 установлена на пружинах 4 и, следовательно, интенсифицирует процесс обработки. Циркуляция всего объема загрузки в рабочей камере 1 приводит к тому, что часть объема загрузки под струей непрерывно меняется. Многочисленные в единицу времени соударения деталей и абразивной среды происходят одновременно со всех сторон по всему объему загрузки и в зоне отпечатка следа струи, поэтому все поверхности деталей, размещенных в рабочей камере, обрабатываются примерно одинаково, и шероховатость их поверхности, получаемая по окончании процесса обработки, одинакова по всем участкам детали.

Использование: изобретение относится к области машиностроения. Более конкретно, к "безразмерной" обработке поверхности деталей, выполняемой с целью ликвидации дефектов литья, прессования, ковки, горячей и холодной штамповки и т.п. и может быть использовано на обрабатывающих предприятиях различного профиля, в цехах для виброобработки и галтовки деталей. Сущность: для интенсификации процесса поверхностной обработки, включающего разгрузку деталей в обрабатывающую среду, перемешивание деталей в среде и их совместное движение при воздействии на весь объем загрузки вибраций. Части объема загрузки поперек линий тока придают поступательную скорость перемещения, путем воздействия на нее высокоскоростного направления потока среды, для чего в устройстве, выполненном в виде упруго подвешенной рабочей камеры с вибратором, имеется жестко закрепленный относительно корпуса эжекторный струйно-абразивный пистолет. Использование данных технических решений позволяет интенсифицировать процесс обработки, повысить производительность устройств. 1 ил.

1. Устройство для поверхностной обработки деталей, выполненное в виде поворотной, разделенной решеткой и упруго подвешенной, рабочей камеры, загрузочно-разгрузочные окна которой расположены по ее длине и по обе стороны над и под решеткой, отличающееся тем, что оно снабжено бункером для размещения абразивной суспензии и связанным с ним струйноабразивным аппаратом эжекторного типа, выходное сопло которого установлено в отверстии решеточного загрузочно-разгрузочного окна, причем бункер расположен ниже рабочей камеры, а струйный аппарат соединен с источником сжатого воздуха, введенным в устройство. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено пропеллерной мешалкой с приводом ее вращения, установленной в нижней части бункера.