СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2006 года по МПК B24B31/06 

Изобретение относится к вибрационной обработке деталей гранулированной рабочей средой, в частности к обработке деталей с узкими сквозными каналами сложной формы, и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей межлопаточных каналов деталей типа "турбина".

Известен способ вибрационной обработки поверхности межлопаточных каналов деталей лопаточного типа в зарезонансном режиме гранулированной рабочей средой, включающий установку обрабатываемой детали в приспособлении с образованием полостей, сообщенных через каналы обрабатываемой детали, заполнение контейнера рабочей средой, при этом детали сообщают вращение вокруг вертикальной оси (Патент №2173627 В 24 В 31/06). Недостатком данного способа является отсутствие возможности обеспечить качественную обработку стенок каналов, особенно в их широкой части, низкая производительность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества обработанной поверхности, производительности.

Данный технический результат осуществляется за счет способа вибрационной обработки поверхности межлопаточных каналов деталей типа "турбина" гранулированной рабочей средой, включающего установку обрабатываемой детали в приспособлении в контейнере с образованием двух полостей, сообщенных через межлопаточные каналы обрабатываемой детали, заполнение верхней части контейнера рабочей средой с дальнейшим ее продавливанием и сообщение обрабатываемой детали вращательного движения вокруг своей оси. Продавливание осуществляется через каналы, образованные поверхностью межлопаточных каналов и наружной поверхностью твердосплавных вставок, которым сообщают колебательное движение с частотой не более 50 Гц и амплитудой не более разницы между размером проходного сечения упомянутых каналов и диаметром наполнителя рабочей среды. Продавливание рабочей среды происходит со стороны широкой части межлопаточных каналов, скорость продавливания рабочей среды постоянна на протяжении всего цикла обработки. При этом детали вместе со твердосплавными вставками сообщают вращательное движение вокруг оси.

Осуществление способа вибрационной обработки пояснено на чертеже, где в контейнере 1 с крышкой 2 и емкостью 3 установлен вал 4, на котором закреплен стол 5. Деталь 6 установлена на валу 4, опираясь на стол 5. На валу 4 закреплены твердосплавные вставки 7 с возможностью поворота вокруг оси 8. В верхнюю часть контейнера 1 загружают рабочую среду 9 с твердым наполнителем через люк (не показано) в крышке 2. В нижней части емкости 3 и в верхней части контейнера 1 установлены штуцеры 10, соединенные с насосом 11. На стенке емкости 3 ниже стола 5 установлены расходомеры 12. При заполнении емкости 3 до уровня расходомеров 12 включается насос 11 для перекачки рабочей среды из емкости 3 в верхнюю часть контейнера 1.

Данный способ осуществляется следующим образом. Деталь 6 устанавливают на стол 5 широкой частью межлопаточных каналов вверх, при этом вал 4 проходит через отверстие в детали 6, затем вставляют твердосплавные вставки 7, закрепленные на валу 4 с возможностью поворота вокруг осей 8. Твердосплавные вставки устанавливают так, что образуются каналы одинакового сечения на протяжении всей длины межлопаточного канала, образованные поверхностью межлопаточных каналов и наружной поверхностью твердосплавных вставок 7.

Затем устанавливают контейнер 1, крышку 2 и далее через люк (не показано) в крышке 2 заполняют контейнер 1 рабочей средой с твердым наполнителем. Включают вибромашину (не показано). При работе установки твердосплавные вставки 7 совершают колебательные движения вдоль оси детали 6, а вал 4 вместе с деталью 6 и твердосплавными вставками 7 вращаются вокруг оси. Колебательные движения твердосплавных вставок 7 не только способствуют прохождению рабочей среды с твердым наполнителем, но и способствуют разрыхлению, снижают комкование рабочей среды. Частота колебательных движений 50 Гц, а амплитуда не более разницы между размером проходного сечения упомянутых каналов и диаметром твердого наполнителя рабочей среды. В процессе обработки поверхности межлопаточного канала шероховатость снижается, а проходное сечение возрастает, поэтому для поддержания постоянной скорости продавливания рабочей среды с твердым наполнителем амплитуду снижают. По истечении рабочей среды с твердым наполнителем в емкости 3 до уровня установки расходомера 12 включается насос 11 для перекачки рабочей среды с твердым наполнителем из емкости 3 в контейнер 1 через штуцеры 10. Процесс продолжается до полной обработки детали 6, после чего вибромашину отключают и осуществляют демонтаж установки: снимают крышку 2, контейнер 1, вал 4 вместе с твердосплавными вставками 7, затем деталь 6. На протяжении всего цикла обработки скорость продавливания рабочей среды с твердым наполнителем постоянна от начала до конца обработки

Аω=const,

где а - амплитуда колебания вставок;

ω - частота колебания рабочей среды с твердым наполнителем.

Поэтому при уменьшении частоты колебаний ω увеличивается амплитуда колебаний "а". И далее процесс обработки повторяется.

Пример осуществления способа.

Закрытую крыльчатку турбонасосного агрегата (деталь 6 на фиг.1) из материала ЭП 666Э диаметром 240 мм устанавливают в контейнер 1 вверх расширяющейся стороной. В отверстие детали вставляют вал 4 с твердосплавными вставками 7 до упора их концов в стол 5. В контейнер 1 загружают через люк в крышке 2 рабочую среду 9 до высоты 120-150 мм ограниченной местом установки по высоте штуцером 10. Размер проходного сечения в плоскости сечения на фиг.1 (для шаров) диаметром 2,5 мм выбирают 5 мм, амплитуду колебаний в направлении оси детали 7-1 мм, частоту от вибратора -50 Гц. Контейнер 1 наполняют на 90% объема полости смесью шаров диаметром 2,5 мм и каучуковой массы при соотношении объемов шаров и массы 1:3. По расходомеру 12, например индукционного типа, контролируют скорость прохождения гранулированной рабочей среды через канал детали 6 и за счет изменения амплитуды колебаний вала 4 поддерживают постоянное произведение амплитуды и частоты колебаний гранулированной рабочей среды. Амплитуда колебаний в процессе обработки снизилась до 0,8 мм. Исходя из шероховатости детали 1 после электроэрозионной обработки высота составляла Ra=5 мкм. Включают вибратор, через 10 минут работы вибратора включают насос 11 и ведут обработку в течение 20 минут, после чего отключают насос 11. Продолжают обработку 10 минут и останавливают процесс. Снимают крышку 2, вынимают вал 4 со твердосплавными вставками 7, снимают со стола 5 деталь 6 и измеряют по эталонам высоту неровностей в канале, которая стала Ra=0,32 мкм по всей поверхности.

При ранее используемом способе продавливания гранулированной массы через канал без вставки высота неровностей изменялась от 0,32 мкм в узкой части канала до 4-5 мкм со стороны широкой части канала, что требовало ручной доработки на этой части до получения неровностей, заданных конструктором (Ra=0,63 мкм). Трудоемкость доработки крыльчатки составляла 3,5-4 часа, т.е. в 4,5 раза больше, чем в предложенном способе.

Таким образом, предложенный способ расширяет технологические возможности процесса и снижает трудоемкость, повышает качество поверхностного слоя.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при вибрационной обработке деталей гранулированной рабочей средой, в частности деталей типа "турбина" с узкими сквозными каналами сложной формы. Обрабатываемую деталь устанавливают в приспособлении в контейнере с образованием двух полостей, сообщенных через ее межлопаточные каналы. Заполняют верхнюю часть контейнера рабочей средой и сообщают ей вращательное движение вокруг своей оси. Используют твердосплавные вставки и устанавливают их с образованием поверхностью межлопаточных каналов обрабатываемой детали и наружной поверхностью твердосплавных вставок каналов одинакового на протяжении всей длины межлопаточных каналов сечения. Через последние осуществляют продавливание рабочей среды. Твердосплавным вставкам сообщают колебательное движение с частотой не более 50 Гц и амплитудой не более разницы между размером проходного сечения упомянутых каналов и диаметром наполнителя рабочей среды. Такие действия повышают качество и производительность обработки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ вибрационной обработки межлопаточных каналов деталей типа "турбина" гранулированной рабочей средой, включающий установку обрабатываемой детали в приспособлении в контейнере с образованием двух полостей, сообщенных через межлопаточные каналы обрабатываемой детали, заполнение верхней части контейнера рабочей средой с дальнейшим ее продавливанием и сообщение обрабатываемой детали вращательного движения вокруг своей оси, отличающийся тем, что используют твердосплавные вставки и устанавливают их с образованием поверхностью межлопаточных каналов обрабатываемой детали и наружной поверхностью твердосплавных вставок каналов одинакового на протяжении всей длины межлопаточных каналов сечения, через которые осуществляют продавливание рабочей среды, при этом твердосплавным вставкам сообщают колебательное движение с частотой не более 50 Гц и амплитудой не более разницы между размером проходного сечения упомянутых каналов и диаметром наполнителя рабочей среды.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продавливание рабочей среды осуществляют со стороны широкой части межлопаточных каналов обрабатываемой детали.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость продавливания рабочей среды поддерживают постоянной на протяжении всего цикла обработки.