УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОУДАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2009 года по МПК B24B31/67 

Область техники.

Изобретение относится к технологическим процессам, более конкретно к способам и устройствам для поверхностной обработки деталей с воздействием вибраций с помощью контейнеров, совершающих колебательное движение, и может быть использовано при виброударной обработке деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов, для улучшения микрогеометрии и снятия дефектных слоев с обрабатываемых поверхностей, скругления острых кромок, поверхностного упрочнения и для улучшения эксплуатационных характеристик деталей, снижения трудоемкости процесса обработки на предприятиях авиакосмической, автомобильной и других отраслей промышленности.

Уровень техники.

Известны установки для виброударной обработки, включающие контейнер, подвешенный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, соединенные с приводом вращения. При этом обрабатываемые детали устанавливаются в контейнере, а сам контейнер загружается абразивным наполнителем. (См. Л.Г.Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. М., Машиностроение, 1987, стр.214, рис.144, б.) По такой схеме выполнены, например, вибрационные установки по А.С. СССР №№229245, 275777, 599963.

Недостатком таких машин является то, что абразивные рабочие тела, свободно перемещаясь, обрабатывают интенсивно одну сторону деталей. Вторая сторона деталей будет при этом обрабатываться менее интенсивно или вообще не обрабатываться совсем. Это обстоятельство приводит к неравномерности обработки, к снижению производительности обработки.

Для интенсификации и повышения качества обработки применяют вращение деталей от дополнительного привода. (См. Л.Г.Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. М., Машиностроение, 1987, стр.214, рис.144, в.)

Примерами использования таких схем являются машины по А.С. СССР №№1006183, В24В 31/06, 1983 г.; 1502276 - 1987 г., 1803308 - 1990 г., патенту РФ №2173627, В24В 31/06, 1999 г. Недостатком таких машин является усложнение их конструкции и, как следствие, удорожание обработки.

Известны вибрационные машины, использующие принцип самовращения деталей под действием вращающихся рабочих тел и снабженные устройствами, обеспечивающими самовращение деталей. Такое устройство может быть выполнено в виде шарнирно установленной крестовины, на концах которой устанавливаются обрабатываемые детали. (См. Л.Г.Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. М., Машиностроение, 1987, стр.214, рис.144, г.)

Примером такой машины является устройство для вибрационной обработки деталей по А.С. СССР №182020, В24В 31/06, 1964 г. Недостатком такой машины является невозможность использовать ее для обработки крупногабаритных изделий.

Известна установка для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей, содержащая контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения и расположенными в два ряда под контейнером по обе стороны от его центра тяжести, контейнер снабжен приспособлением для размещения и закрепления обрабатываемой детали, самоустанавливающимся на заданный угол обработки и выполненным в виде жесткой рамы, снабженной по обоим своим торцам расположенными вдоль оси вращения цапфами, установленными в подшипниках разъемных люнетов, закрепленных на боковых стенках контейнера, и упорами, взаимодействующими с переставляемыми фиксаторами, задающими угол установки рамы при различных направлениях вращения валов вибраторов и установленными в радиусных пазах торцевых пластин, связанных с боковыми стенками контейнера. (См. патент РФ на полезную модель №63281, B24B 31/06, 2007 г.)

Такое выполнение устройства позволяет обеспечить стабильные условия положения детали для равномерной, без излишних ударных нагрузок, обработки обеих поверхностей плоских деталей.

Недостатком известной установки является то, что она не обеспечивает равномерности обработки деталей сложной конфигурации.

Сущность изобретения.

Задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего максимальную равномерность виброударной обработки поверхностей длинномерных деталей сложной геометрической формы типа балок, фитингов и др.

При этом устройство должно быть простым по конструкции, а процесс обработки - стабильным.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей, содержащем контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения, при этом контейнер снабжен приспособлением для размещения и закрепления обрабатываемой детали, выполненным в виде жесткой рамы, снабженной по обоим своим торцам валами с цапфами и устанавливаемой в разъемных подшипниковых узлах, закрепленных на стенках контейнера, приспособление для размещения и закрепления обрабатываемой детали выполнено с валами с установленными на них неподвижно металлическими крыльчатками с радиально закрепленными лопастями.

Такое выполнение устройства позволяет обеспечить свободное стабильное, без применения каких-либо дополнительных приводов, вращение в процессе обработки деталей различной формы и размеров в целях получения максимальной равномерности и стабильности качества обработки.

Перечень чертежей.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

фиг.1 - показывает общий вид устройства для виброударной обработки деталей, выполненного в соответствии с изобретением, в аксонометрии, вид сверху;

фиг.2 - показывает продольный разрез устройства;

фиг.3 - показывает общий вид технологического приспособления для закрепления детали в аксонометрии;

фиг.4 - показывает общий вид устройства ограничения рабочей зоны в аксонометрии.

Раскрытие изобретения.

Устройство для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей содержит контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения.

Контейнер 1 (см. фиг.1 и 2), в котором происходит обработка, представляет собой жесткую прочную конструкцию из листовой стали, которой придана определенная форма в сечении (U-образная, прямоугольная, прямоугольная с закругленными краями), и с приваренными торцевыми стенками 21, 22.

На торцевых стенках 21, 22 контейнера 1 с внутренней стороны установлены подшипниковые узлы 2.

Контейнер снабжен технологическим приспособлением 3 для размещения и закрепления обрабатываемой детали 4, выполненным в виде жесткой рамной конструкции, состоящей из продольных планок 5 и торцевых стенок 6. На планках установлены крепежные элементы 7 в форме зажимов для закрепления обрабатываемой детали 4. К торцевым стенкам 6 с обеих сторон приспособления 3 приварены валы 8 с установленными на них неподвижно металлическими крыльчатками 10 с радиально закрепленными прямоугольными лопастями. Лопасти крыльчатки 10 имеют ширину 60-80 мм, а рабочая длина лопастей составляет 2/3 величины радиуса контейнера 1, в котором смонтировано технологическое приспособление 3. Кроме того, валы 8 на своих концах снабжены цапфами для закрепления в подшипниковых узлах 9, 2, состоящих из нижней неподвижной части, закрепленной на стенке контейнера болтами, и верхней съемной. Конструкция технологического приспособления 3 рассчитана на габаритные размеры и, прежде всего, длину конкретной детали 4. При необходимости закрепления для обработки детали большей длины применяется приспособление соответствующей длины.

Кроме того, контейнер 1 снабжен устройством ограничения рабочей зоны 11 контейнера, выполненным в виде связанных между собой передвижных стенок 12 и 12^а, вставляемых в контейнер и имеющих форму его поперечного сечения. Стенки 12^а, 12 выполнены из собственно стенок, снабженных по контуру ободами 15. На внутренних частях стенок, обращенных друг к другу, установлены подшипниковые узлы 9, аналогичные по конструкции и назначению подшипниковым узлам 2. Между собой передвижные стенки соединены четырьмя швеллерами 13.

Швеллеры 13 крепятся к передвижным стенкам 12, 12^а болтами 14, головки которых приварены к ободам 15. С наружной стороны ободы 15 имеют резиновые уплотнители 16 для исключения попадания рабочих тел из зоны контейнера, ограниченной передвижными стенками 12^а, 12, и уплотнения 17, которые выполнены трехслойными: с наружных сторон расположены резиновые прокладки толщиной 7-10 мм, между которыми находится слой щетины толщиной 15-20 мм.

Устройство ограничения рабочей зоны 11 крепится опорными пластинами 18 к верхней части контейнера 1.

Патрубок 19 контейнера 1 предназначен для прикрепления резинового рукава для выгрузки рабочих тел и может быть установлен в торцевой части контейнера или в одной из передвижных стенок устройства ограничения рабочей зоны 11.

Рым-болты 20 служат для перемещения устройства ограничения рабочей зоны с применением грузоподъемных механизмов.

Для обеспечения эффективной обработки деталей длина контейнера виброустановки должна быть длиннее деталей не более 50-80 мм на сторону. В контейнере фиксированной длины можно эффективно обрабатывать детали ограниченного размера. Поэтому при обработке деталей с длиной, соответствующей размеру контейнера, их установка с технологическим приспособлением производится в подшипниковые узлы 2 на торцевых стенках 21, 22.

Для эффективного расходования абразивных тел и жидкостей обработка деталей меньших размеров производится с устройством ограничения рабочей зоны. Для этого деталь с технологическим приспособлением устанавливается своими цапфами в устройство ограничения рабочей зоны в подшипниковые узлы 9, настроенное на длину выбранного технологического приспособления.

Затем устройство ограничения рабочей зоны 11 с закрепленным технологическим приспособлением 3 и деталью 4 перемещается в контейнер 1 вибрационной машины и крепится болтами через опорные пластины 18 к верхней части контейнера 1.

После чего в контейнер 1 засыпаются рабочие тела и, в соответствии с инструкцией по эксплуатации, включаются все системы вибромашины и производится обработка детали 4 на заданных режимах. При этом деталь 4 вместе с технологическим приспособлением 3 в процессе обработки вращается относительно своей продольной оси за счет кинетической энергии движения рабочей среды, которая передается технологическому приспособлению 3 вместе с деталью 4, с использованием металлических лопастей крыльчаток 10.

Виброударная обработка происходит в результате множества микроударов и скольжения рабочих тел по поверхности обрабатываемой детали при их интенсивном относительном перемещении в результате приданной им относительной вибрации. При этом детали находятся в замкнутом объеме контейнера вибромашины и полностью погружены в рабочую среду, состоящую из рабочих тел и промывочной жидкости.

Придание детали 4 дополнительного движения интенсифицирует процесс обработки, увеличивая производительность (на 25-30%) за счет увеличения относительной скорости перемещения детали и рабочих тел и обеспечивая большую равномерность и стабильность обработки всех поверхностей детали 4 в результате лучшего контакта рабочих тел с поверхностями детали.

Для подобной обработки с вращением наиболее подходят достаточно прочные детали, имеющие сложное конструктивное оформление с перепадами толщин, полостями, пересекающимися поверхностями и др.

После окончания цикла обработки контейнер вибромашины разгружается, устройство ограничения рабочей зоны 11 раскрепляется и вынимается из контейнера 1. Затем из него последовательно вынимаются технологическое приспособление 3 и деталь 4.

Использование изобретения позволяет:

- повысить равномерность и стабильность обработки всех поверхностей деталей сложной формы путем ее вращения в процессе обработки;

- упростить конструкцию применяемого основного и вспомогательного оборудования для виброударной обработки из-за отсутствия необходимости применения каких-либо дополнительных приводов для обеспечения вращения обрабатываемой детали.

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. Контейнер смонтирован на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения. В контейнере установлено приспособление для размещения и закрепления обрабатываемой детали, выполненное в виде жесткой рамы, снабженной по обоим своим торцам валами с цапфами и установленной в разъемных подшипниковых узлах, закрепленных на стенках контейнера. На валах приспособления для размещения и закрепления обрабатываемой детали неподвижно установлены металлические крыльчатки с радиально закрепленными лопастями. В результате обеспечивается свободное стабильное вращение в процессе обработки деталей различной формы и размеров с получением максимальной равномерности и стабильного качества обработки. 4 ил.

Устройство для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей, содержащее контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упругоустановленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения, при этом в контейнере установлено приспособление для размещения и закрепления обрабатываемой детали, выполненное в виде жесткой рамы, снабженной по обоим своим торцам валами с цапфами и установленной в разъемных подшипниковых узлах, закрепленных на стенках контейнера, отличающееся тем, что на валах приспособления для размещения и закрепления обрабатываемой детали неподвижно установлены металлические крыльчатки с радиально закрепленными лопастями.