Способ центробежной обработки деталей и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B24B31/108 

(21)4879101/08 (22) 06.08 90 (46)15.12.92. Бюл. №46

(71)Научно-исследовательский институт микротехники

(72)Ю.В. Кисиев. Н Н. Рябченко и А.Ю. Ки- жикин

(56)Авторское свидетельство СССР № 1274912,кл. В 24 В 31/108.1984.

(54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к объемной центробежной обработке деталей свободным абразивом и позволяет повысить производительность и качество обработки деталей за счет интенсификации процесса обработки. Для этого в способе центробежной обработки деталей кольцевые потоки рабочей массы, образованной деталями и абразивом, направляют навстречу друг другу с оди- наковой угловой скорость со, имеющей значение со о 1,4...1,6 о)ц, где со - максимальная скорость, при которой детали движутся в кольцевых потоках в каждой из

камер Способ осуществляется в устройстве, содержащем установленные на общем основании камеры, каждая из которых выполнена в виде обечайки с окном и снабжена вращающимся днищем. Камеры совмещены окнами, ширина которых выбирается из условия 0,6 Do h 0,4Do, где Do - внутренний диаметр камеры. При сообщении рабочей массе угловой скорости о в каждой из камер образуется кольцевой поток. Кольцевые потоки активно взаимодействуют между собой в месте совмещения окон камер за счет того, что центробежные силы потоков, направленные навстречу друг другу, обеспечивают контактные давления деталей и абразива и способствуют увеличению сил микрорезания При сообщении рабочей массе угловой скорости, равной 1,4...1,6 (DH, детали начинают перемещаться в галтелеобразном потоке, общем для обеих камер При этом происходит переориентация деталей в месте совмещения окон камер, их расггакетирование и активная обработка, способствующая увеличению производительности процесса 2 ил

i «

со

с

V4 00

О О Ю

Изобретение относится к объемной центробежной обработке деталей свободным абразивом и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и электронной промышленности для шлифования, полирования деталей или удаления заусенцев с их кромок.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для обработки внутренних и наружных кромок плоских деталей жесткой конструкции.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сути к заяр ляемому является способ абразивной обработки деталей в центробежно-барябэн- ной установке, заключающийся в том, что рабочая масса (обрабатываемые детали и свободный абразив), приводимая во вращение в каждой из камер с помощью вращающихся днищ, центробежной силой выбрасы- ваетс я через окна камер в общую смесительную камеру, по коническому дну которой возвращается в одну из камер. При выбрасывании деталей происходит столкновение с абразивом и осуществляется их обработка. По окончании обработки коническое дно смесительной камеры опускается и происходит выгруз рабочей массы.

Способ реализуется в центробежно-ба- рабанной установке, содержащей не менее трех камер, каждая из которых выполнена в виде обечайки с окном и вращающегося днища. Сгенки обечаек с размещенными на них окнами образуют смесительную камеру, в которой установлено коническое дно с возможностью вертикального возвратно- поступательного перемещения.

Недостатки известного способа и устройства заключаются в том, что при перемещении рабочей смеси при обработке значительная часть ее выводится из зоны обработки в смесительную , где она находится в относительно пассивном состоянии, причем, объем ее увеличивается по мере увеличения скорости потоков в камерах, таким образом, снижая эффективность процесса обработки, а следовательно и его производительность.

Подводимая энергия расходуется на увеличение столба малоактивной массы в смесительной камере, а не на обеспечение микрорезония деталей, что снижает эффективность способа.

Наличие в устройстве смесительной камеры приводит к столкновению деталей и абразива под углами близкими к прямым, что снижает эффект микрорезания, причем конструкция смесительной камеры способствуют пакетированию плоских деталей,налипанию их из стенки, что снижает качество обработки деталей.

Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки деталей.

Поставленная цель достигается тем, что кольцевые потоки рабочей массы, создаваемые в камерах вращающимися днищами, приводят во взаимодействие таким образом, что потоки движутся навстречу друг к другу с одинаковой yr/ювой скоростью, имеющей значения: --

й 1,4...1,6 ,

где Мц - максимальная скорость, при которой детали движутся в кольцевых потоках каждой камеры

1,4...1,6 скорость, при которой детали движутся в галтелеобразном потоке, общем для камер устройства.

Поставленная цель достигается также

5 тем, что в устройстве центробежной обработки деталей, содержащей камеры о виде обечаек с окнами и вращающимися в них днищами, камеры установлены на общем основании, совмещены между собой окна10 ми, связанные соотношением

0,,4Do,(2).

где h - ширина окна камеры;

Do - внутренний диаметр камеры. При скорости потоков со взаимодейст15 вне обрабатываемых деталей и абразивного наполнителя происходит с максимальными скоростями равными сумме скоростей потоков, при этом центробежные силы потоков направленные навстречу друг другу,

20 обеспечивают контактные давления деталей и абразива, способствуют увеличению сил микрорезания и повышению качества и производительности процесса обработки. В контактной зоне взаимодействующих

25 потоков происходит преобразование поступательного движения абразивных частиц во вращательное, также способствующее интенсификации процесса микрорезания. При скорости потоков равной 1,4...1,6

30 со происходит образование галтелеобраз- ного потока деталей, общего для обеих камер, направленного вдоль их образующей и совпадающего с направлением вращения днищ со скоростью изменяющейся от 0 до

35 й с изменением направления вектора скорости на противоположное за половину периода своего движения.

Изменение направления вектора скорости происходящее при переходе деталей из

40 одной ка.меры в другую, т.е. в месте совмещения окон обечаек, сопровождается переориентированием и распакетированием слипшихся деталей, что,улучшает качество обработки.

45 При соотношении (2) процесс реализуется в более широком диапазоне скоростей потоков с максимальной производительностью без снижения шероховатости обрабатываемой поверхности. Соотношение (2)

50 определено опытным путем. При ширине окна менее 0,4 Do внутреннего диаметра камеры незначительно (6-10%) увеличивается производительность обработки по сравнению с известным способом обработ55 ки.

При ширине окна h более 0,6 Do происходит преимущественно встречное взаимодействие и разрушение потоков, а

шероховатость поверхности обработанных деталей снижается.

При встречных потоках рабочей массы исходя из соотношений

Fi min оЯ;(з)

F2 ГП2Г2 (А ,

где Fi,F2 - центробежные силы потоков;

mi,m2 - массы потоков;

п,Г2 - радиус вращающихся днищ; (о, (щ - угловые скорости кольцевых потоков,

видно, что при разнице в скоростях потоков происходит пропорциональное скоростям перераспределение масс в обечайках до устойчивого состояния. Перераспределение масс происходит в основном за счет деталей, имеющих большую по сравнению с абразивным наполнителем удельную массу, т.е. при разных скоростях потоков происходит перераспределение деталей, при котором меняется оптимальное соотношение рабочей массы в обечайках (детали-абра- зив).

Таким образом, при встречных кольцевых потоках равенство их скоростей является оптимальным условием для обработки согласно данным способу и устройству, что проще всего реализуется при равных диаметрах вращающихся днищ.

Таким образом, согласно данному способу создание встречных соприкасающихся кольцевых потоков рабочей массы обеспечивает увеличение взаимных скоростей взаимодействующих деталей и абразивных частиц: сложение центробежных сил повышает эффект микрорезания в кольцевых потоках при скоростях (Он, а также при движении деталей в галтелеобразных потоках при скоростях 1,4...1,6 (Он, когда происходит переориентирование и распакетирование плоских деталей.

Реализацию условий обработки в наиболее широком диапазоне скоростей потоков обеспечивает конструктивное выполнение устройства с заданным геометрическим соотношением (2), что в совокупности способствует достижению поставленной цели.

Конкретный пример технического решения описываемого способа:

Обработке подвергались детали типа пластин размерами 6x7x0.3 мм, изготовленные методом штамповки из ленты ПН-НТ-НО 12х18НШТ-1-А ГОСТ4986-79.

Были взяты пять партий деталей по 200 шт. в каждой. Детали были изготовлены из одной ленты на одном штампе.

В каждой партии была замерена высота заусенцев на 5-6 деталях. Замеры были выполнены на компараторе ИЗА-7. Средняя высота заусенцу по контуру составила 0,03- 0,04 мм.

Одна партия деталей была обработана

5 по известному способу в известном устройстве 2, содержащем 4 камеры с Do 160 мм с днищами 0110 мм со смесительной камерой, с конусным дном, Четыре партии деталей были обработаны по описываемому

0 способу в устройствах из двух камер, совмещенных между собой окнами и установленных на основании. Внутри камер Do 160 мм были установлены днища $110 мм, приводимые во вращение электродвигателем

5 постоянного тока СМ-661 М с регулируемым числом оборотов.

Каждая партия деталей (50 шт) была обработана в устройстве с разными размерами окон (мм): 32,64,96,112, соответственно с

° отношением К - - 0,2, 0,4. 0.6, 0,7. В

качестве абразивного наполнителя был использован абразив марки ПТ 6x6, СОЖ - питьевая вода с расходом 0,2 л/мин.

5 Экспериментально была установлена скорость УН(П), как максимальная скорость, при которой детали перемещаются в кольцевых потоках, затем был установлен диапа- зон скоростей, при которых детали

0 перемещаются в галтелеобразных потоках. Характер перемещения деталей определялся визуально. Число оборотов днищ определялось с помощью тахометра типа Т4-10Р ГОСТ 21339-75.

5 Верхний предел скорости при галтеле- образном потоке деталей определялся по снижению шероховатостей поверхности обрабатываемых деталей ниже исходной. Была принята начальная скорость вра0 щения днища об/мин. До п 350 об/мин, наблюдалось движение деталей в кольцевых потоках.

Свыше ns350 об/мин образовались гал- телеобразные потоки деталей наряду с коль5 цевыми. При об/мин большая часть деталей двигалась по галтелеобразной траектории. При п 500 об/мин у обработанных деталей наблюдалось снижение шероховатости поверхности ниже ,50

h

0

принятой за исходную. Величины К

Do

бы

ли определены изуслбвия наибольшей производительности обработки без снижения шероховатости поверхности ниже исходной.

Шероховатость поверхности определилась до и после обработки на профилогра- фе-профилометре типа А-1, мод.252.

Обработка деталей производилась до полного удаления заусенцев (под корень) по контуру деталей, что во время обработки оценивалось на 3-5 деталях каждой загрузки на микроскопе УМИ-2Ц чзрез начальный интервал 3 мин и последующие - 1 мин. Фиксировалось время полного удаления заусенцев.

Затем контролю подвергались 100% деталей в обработанной загрузке и опредепя- лось количество и процент годных деталей.

Экспериментальные данные были занесены а таблицу.

На фиг.1 представлен общий вид заявленного устрЬйства, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для центробежной обработки деталей состоит из камер 1.2, установленных на основании 3 и выполненных в виде равных по диаметру симметрично рас- положенныхобечаек с совмещенными окнами 4. Коаксиально камерам 1,2 на осях 5,6 установлены днища 7,8 fc возможностью вращения в подшипниковых опорах 9,10, закрепленных на основании 3.

На осях 5,6 на обгонных муфтах 11,12, передающих вращение в разных направлениях, установлены шкивы 13,14, связанные клиноременной передачей со шкивом 15, установленном на электродвигателе 16, на- пример, постоянного тока, подключенном к источнику питайия с возможностью реверсирования (на фиг. не показан,

На оси 17. установленной в подшипни- ковом узле 18, на шпонке (на фиг.не показа- на) с возможностью перемещения установлена кулачковая полумуфта 19, другая часть которой жестко соединена со шкивом 13, На камерах 1,2 выполнены люки 20,21 для выгрузки деталей (абразива), за- крывающиеся съемными крышками 22,23.

На окне 4 между камерами 1,2 возможна установка сепарирующей решетки или разделительной шторки, необходимых при выполнении вспомогательных операций разделения, выгрузки деталей (абразива).

Устройство работает следующим образом. Рабочая масса - детали 24 и абразивный наполнитель 25 загружают в камеры 1,2 устройства на днища 7,8.

Включают муфту 19 и электродвигатель 16, посредством шкивов 13,14,15, клиноременной передачи днища 7,8 приводятся во вращение. Рабочая масса в камерах 1,2 вращается и взаимодействует в месте стыка камер, окне 4.

При скорости потока УЙ, когда образуются два взаимодействующих скользящих друг относительно друга потока, в которых

относительная скорость деталей и абразивных частиц достигает суммы скоростей потоков, центробежные силы потоков, направленные навстречу друг другу, обеспечивают интенсивное микрорезание деталей.

При скорости 1,4...1,6 Юй происходит, кроме того, образование галтелеобразного потока деталей, направленного вдоль образующих состыкованных камер, способствующего переориентированию и раслакетированию деталей, повышению качества обработки.

При использовании сепарирующей решетки и разделительной шторки на устройстве возможно разделение обработанных деталей и абразива, выгрузка деталей (абразива) из камер, что выполняется следующим образом, например, при вращении вала двигателя 16 по часовой стрелке (показано на фиг.1).

Первоначально рабочую смесь перемещают из камеры 1 в камеру 2.

Муфта обгона 12 передает вращение по часовой стрелке, для чего муфту 19 отключают, включают двигатель 16. Вращение от шкива 15 передается на шкив 14 далее через обгонную муфту 12 вращение передается днищу 8, рабочая масса под действием центробежных сил перемещается из камеры 1 в камеру 2, Двигатель 16 отключается, в окно 4 устанавливается сепарирующая решетка.

Двигатель 16 реверсируется и включается, происходит разделение деталей и абразива. Например, детали 24 перемещаются в камеру 1. Для выгрузки деталей 24 из камеры 1, в окне 4 устанавливается разделительная штопка (на фиг.не показана), открывается крышка 22, двигатель 16 реверсируется и включается - вращение по часовой стрелке. Детали 24 выгружаются через люк 21.

Таким образом, данный способ и устройство путем более эффективного использования кинетической энергии вращающихся встречных потоков рабочей массы, взаимодействующих в зоне стыка двух камер, имеющих возможность при разных значениях скоростей менять свою кине- матику, обеспечивают повышение производительности и качества обработки.

Формула изобретения

отношение к максимальной угловой скорости (Он, при которой детали движутся о кольцевом потоке каждой камеры, выбирают равным 1:1,6.

2,Устройство для центробежной обработки деталей, содержащее установленные на общем основании две рабочие камеры, каждая из которых выполнена в виде обе2Z

чайки с окном и вращающегося днища, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, обечайки совмещены окнами, при этом отношение ширины h окна к внутреннему диаметру Do обечайки выбирают равным

0.4:0,6.

«N

I

&