Способ отделочной обработки деталей и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B24B31/27 

Фиг.1

ятниковые колебательные движения вокруг вертикальной оси, амплитуда и частота ко- торых связаны соотношением 2д/(Ј-Н),где со - угловая .частота вращения, амплитуда колебаний, м; g - ускорение силы тяжести, м-с ; Н - высота маятника, м; Ј- эксцентриситет оси камеры, м, создавая уплотненную рабочую зону, смещенную от оси вращения к периферийной стенке рабочей камеры. В конусо- образную камеру 1 загружают обрабатываемые детали и технологическую среду, затем камеру зажимают хомутом 3 в кассете 2. После включения двигателя геометрическая ось кассеты 2, проходящая через ось болта 4 и полуось 9, совершает пространственные маятниковые колебания с угловой частотой ш вокруг вертикальной оси с амплитудой колебания RO и длиной маятника Н, сочетание которых определяет

величину угла у максимального отклонения геометрической оси от вертикальной оси. Вращение геометрической оси передается от шлицевого вала 15 через водило 13. Величина амплитуды круговых маятниковых колебаний RO регулируется длиной водила 13, а длина маятника И устанавливается за счет величины ввинчивания болта 4 в стакан-гайку 5, при этом компенсация изменения линейных размеров по вертикали осуществляется соответствующим выдвижением шлицевого вала 15 и изгибом водила 13. При вращении водила 13 полуось 9 проворачивается в подшипнике 10, при этом камера 1 и кассета 2 не вращаются. В результате в любом горизонтальном сечении камеры 1 технологическая загрузка совершает сложное пространственное перемещение.2 с и 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к механической обработке, а именно к объемной обработке деталей свободным абразивом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является интенсификация обработки при одновременном улучшении качества. Для этого камере 1 сообщают пространственные ма

Изобретение относится к технологии механической обработки, в частности к способам объемной обработки деталей свободным абразивом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения - повышение интенсификации процесса обработки.

На фиг. 1 представлено устройство для отделочной обработки, общий вид; на фиг. 2 -схемаустановки камеры в кассету; на фиг. 3 - положение загрузки внутри камеры при различных фазах движения геометрической оси кассеты.

Устройство состоит из камеры 1, выполненной в виде усеченного конуса с углом у, как показано на фиг. 1. Камера вставлена в призмоподобную кассету 2 и зажата хомутом 3. Ось камеры 1 смещена относительно оси подвеса кассеты 2 на величину эксцентриситета е, которая зависит от отношения диаметра камеры 1 к углу а призмы кассеты 2 (фиг. 2).

Кассета 2 подвешена с помощью винтовой пары, состоящей из болта 4, который прикреплен к верхней поверхности кассеты 2, стакана-гайки 5 и контргайки 6.

На наружной поверхности стакана-гайки 5 имеется проточка, в которую заделана пластичная диафрагма 7(например, резиновая или полиуретановая). Эластичная диафрагма 7 по наружному диаметру закреплена к опоре 8, которой является верхняя часть корпуса устройства.

К нижней части кассеты 2 соосно с осью болта 4 прикреплена полуось 9, на которую

надет подшипник 10, вставленный в корпус 11 и закрытый крышкой 12. К торцу корпуса подшипника 10 прикреплено водило 13 в виде плоской рессоры или пружины. Другой

конец водила 13 прикреплен с помощью прижимной планки 14 к выступу шлицевого вала 15.

Шлицевой вал 15 вставлен в шлицевую обойму, выполненную как одно целое со

шкивом 16, обойма со шкивом 16 через подшипниковый узел 17 смонтирована в основании 18. Шкив 16 соединен клиновым ремнем 19 с электродвигателем (не пока- зан).

Устройство работает следующим образом.

В конусообразную камеру 1 загружают обрабатываемые детали и технологическую среду. После загрузки камеру зажимают хомутом 3 в кассете 2. После включения двигателя геометрическая ось кассеты 2, проходящая через ось болта 4 и полуось 9, совершает пространственные маятниковые колебания с угловой частотой ш вокруг вертикальной оси с амплитудой колебания RO и длиной маятника Н, сочетание которых определяет величину угла р максимального от- клонения геометрической оси от вертикальной оси.

В верхней части камеры, где расстояние между осью камеры и вертикальной;осью устройства определяется величиной RO и соответствующим значением радиуса камеры г , виброускорения в положениях I и III на

периферийной стенке камеры определяются как соответственно

Wi (Ro1 + r1 cos p + E cos p)a g;

Win (Ro1 + rcosy -Ј ).

Тогда необходимым условием, обеспечивающим интенсивное послойное переме- шивание технологической загрузки, является

(Ro1 + r1cos p) (jf- g;

(Ro1 + г1 cos p - е cos p ) а g,

откуда

Ra|3-.

Полученное неравенство свидётельст- ,- вует о том, что величина угловой скорости со, обеспечивающая протекание процесса, возрастает с величиной амплитуды колебаний Но1 и снижается с увеличением эксцентриситета е.20

В противном случае технологическая загрузка прижимается центробежными.силами к стенкам камеры и процесс послойного перемешивания отсутствует, что исключает возможность осуществления от- „с делочной обработки.

Вращение геометрической оси передается от шлицевого вала 15 через водило 13.

Величина амплитуды круговых маятниковых колебаний Ro регулируется длиной «« водила 13, а длина маятника Н устанавлива- ется за счет величины ввинчивания болта 4 в стакан-гайку 5, при этом компенсация изменения линейных размеров по вертикали осуществляется соответствующим выдви- дк жением шлицевого вала 15 и изгибом водила 13.

При вращении водила 13 полуось 9 проворачивается в подшипнике 10, при этом камера 1 и кассета 2 не вращаются/ В ре- 4« зультате в любом горизонтальном сечении камеры 1 технологическая загрузка 20 (обрабатываемые детали и обрабатывающая среда) совершает сложное пространственное перемещение,де;

Во время совершения камерой колебательных движений технологическая загрузка находится в уплотненном состоянии и прижата к наиболее удаленной от оси вращения стенке камеры. Это происходит CQ вследствие того, что на каждую отдельную частицу среды действуют инерционные силы, пропорциональные величине R(t) a т, где R(t) - текущий радиус, определяющий положение отдельной частицы технологиче- 55 ской загрузки; m - усредненная масса взаимодействующих частиц.

Наличие уплотненной массы технологической загрузки способствует интенсивному послойному перемешиванию среды как в

0

- 0

с

« к

« е;

Q 5

каждом горизонтальном сечении камеры, так и по её высоте, что обеспечивает интенсификацию обработки при одновременном улучшении качества и снижении величины шероховатости поверхности.

На фиг. 3 показано положение технологической загрузки 20 внутри камеры 1 при различных движениях геометрической оси кассеты 2 по амплитуде R0 через каждые 90°. Внутреннее сечение камеры 1 с технологической загрузкой 20 на фиг. 3 условно показано в горизонтальной плоскости.

В положении I ось камеры находится на расстоянии Ri Ro + Ј от вертикальной оси устройства, в положении I численные значение Ro и R2 совпадают, в положении III ось камеры находится на расстоянии - Ј от оси системы, и в положении IV Ro и R4 снова имеют одинаковые численные значения. За один полный цикл колебаний линейная скорость частиц технологической загрузки в центре рабочей камеры изменяется от величины Умакс Ш (Ro + Ј COS03 ) ДО VMHK (s) X (Ro - Е cos Ф ), а у наружной стенки камеры-отУмакс 3 3 со (Ro+ Ј cosy +2cos (р ) до УМиннар (о (Ro - е cos p + 2cos p ), где г- радиус соответствующего сечения камеры 1.

По высоте камеры 1 уплотнению вышележащих слоев технологической загрузки способствует угол у наклона образующей вертикальной стенки камеры к основанию и общий наклон (р оси камеры по отношению к вертикальной оси вращения. Наличие градиента скорости как в каждом горизонтальном сечении камеры, так и по ее высоте способствует интенсификации процесса обработки.

Угол наклона периферийной стенки рабочей камеры должен обеспечивать торможение рабочей среды во избежание ее вытеснения (выплескивания) за пределы камеры.

Этот угол является суммой углов р и у и должен быть больше эффективного угла трения, учитывающего истинное значение коэффициента трения технологической среды о стенку рабочей камеры.

Поэтому в случае р + у arctg ju наблюдается выплескивание содержимого зз пределы камеры.

Истинный коэффициент трения /г определяют из соотношения

F (N + S Po), где F - сила трения;

N - нормальное давление;

Ро - добавочное давление, вызванное силами молекулярного притяжения;

S - общая площадь контакта тел.

Пример. Загружают технологическую среду и обрабатываемые детали в камеру, которой сообщают пространственные маятниковые колебательные движения с угловой скоростью, связанной с амплитудой колеба- ний приведенной зависимостью. При этом создают уплотненную рабочую зону, смещенную от оси вращения к периферийной стенке рабочей камеры.

В камере емкостью 3 дм3 с высотой ма- ятника ,5 м углы р ы у составляют 3° 30 и 30° соответственно; обрабатывают образцы размером ф 15x30 мм из материала ст.45.

Частота вращения й 21 с- пр и амплитуде Ro 0,061 м.

По результатам испытаний съем металла составляет 0,12 г/ч при шероховатости 0,63 мкм, что более чем в четыре раза производительнее по сравнению с аналогичными режимами виброобрабртки, при этом вибропере рузки снижаются в 2,9 раза.

Формула изобретения

-Кггде ш- угловая частота вращения, с-1; Ro1 - амплитуда колебаний,

g - ускорение силы тяжести, мс

-2.

0

5

0

5

0

5

Н - высота маятника, м;

е- эксцентриситет оси камеры, м. при этом суммарный угол наклона образующей стенки рабочей камеры к вертикальной оси выбирают из неравенства

р+у arcigft, где р - угол наклона маятника;

у - угол наклона между образующей и вертикальной осью симметрии камеры;

ft - истинный коэффициент трения, являющийся характеристикой конкретной рабочей среды, деталей и рабочей жидкости.

7