Способ вибрационной обработки деталей Советский патент 1993 года по МПК B24B31/06 

Изобретение относится к вибрационной обработке мелких деталей и может быть использовано в машино- и приборостроении на отделочно-зачистных операциях.

Целью изобретения является повышение производительности вибрационной обработки деталей за счет повышения химической активности рабочего раствора и интенсивности гидродинамического воздействия на обрабатываемые детали.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего описываемый способ.

Устройство содержит вертикальный рабочий контейнер 1 с герметичной крышкой 2 и патрубками 3 и 4 для залива и слива рабочей жидкости. В крышке 2 выполнено центральное отверстие, в котором герметично установлен вертикальный патрубок 5,

верхний конец которого соединен с гибким трубопроводом 6 подачи газа-окислителя. На нижнем конце патрубка 5, расположенном в средней части контейнера 1, закреплена емкость в виде стакана 7, днище которого обращено вверх, а открытый нижний торец - вниз. Внутренняя полость стакана 7 сообщена с полостью патрубка 5. Рабочий контейнер 1 жестко закреплен на раме 8 с помощью стоек 9, а в нижней части цилиндрической стенки контейнера установлен горизонтальный патрубок 10, сообщающий внутреннюю полость контейнера с источником вибровоздействия - гидропульсатором (не показан). В крышке 2 контейнера установлен дренажный патрубок 11.

В рабочий контейнер 1 загружают абразивный наполнитель, например, мелкодис00

ел

о

VJ

персный электрокорнуд № 40-60, и обрабатываемые детали и герметично пристыковы- вают крышку 2 с закрепленным на ней газовым стаканом 7. Затем заполняют контейнер рабочим раствором до уровня 0,85- 0,9 его высоты. При этом верхняя часть контейнера 1 и внутренняя полость газового стакана 7 остаются заполненными воздухом. В случае использования вместо воздуха другого газа-окислителя, например, кислорода, производится подача его через патрубок 5 в контейнер при открытом верхнем патрубке 11. При этом кислород заполняет внутреннюю полость газового стакана 7 и верхнюю часть контейнера, после чего закрывают клапан на патрубке 11 и прекращают подачу кислорода.

При включении гидропульсатора, связанного с жидкостной полостью контейнера через патрубок 10, в рабочей жидкости возбуждается переменное (динамическое) давление. Колебания давления жидкости передаются локализованному в ней газу, заключенному внутри газового стакана 7 и динамически контактирующему с жидкостью через открытый нижний торец стакана. В результате динамического взаимодействия жидкости и газа в контейнере образуется нелинейная колебательная система жидкость-газ, в которой локализованный в ста кане газ является упругим элементом, а столб жидкости над ним - инерционным элементом.. Собственная частота колебаний такой системы согласно экспериментальным данным составляет

,п р F r fc Пр 1Г-Гц

где п - показатель алиабаты для газа;

Р - давление над свободной поверхностью жидкости, дин/см2;

F - площадь поверхности динамического контакта локализованного газового объе- ма с жидкостью, см ;

V - объем локализованного в жидкости газа, см3;

р- плотность рабочей жидкости, г/см3;

h - высота столба жидкости над локализованным газовым объемом, см,

Согласно данному способу вибровоздействие на жидкость осуществляют с чар- тотой f, равной собственной частоте колебаний системы жидкость+газ, то есть

f fc

n -P F г V -р-Ъ ц;

Это обуславливает возбуждение резонансного режима колебаний системы жидкость- газ в контейнере с резким увеличением гидродинамического возмущения объема рабочей жид5 кости; в 4-5 раз возрастает амплитуда волн динамического давления, а в жидкости об- разуются мощные турбулентные пульсирующие потоки. Свободная поверхность жидкости резко турбулизируется и захватывает свободный газ из верхней части контейнера, который в условиях интенсивных пульсаций давления диспергируется на множество мелких пузырьков, насыщаю щих объем рабочей жидкости. При этом насы5 щенная газом жидкость становится сжимаемой и превращается в гомогенный гидрозоль, заполняющий весь объем контейнера, а интенсивность резонансных пульсаций увеличивается. Находящиеся в

0 контейнере дисперсные частицы абразивного материала легко захватываются турбулентными потоками рабочей жидкости и, находясь в ней во взвешенном состоянии, совершают очень интенсивные хаотические

5 движения, интенсивно воздействуя на обрабатываемые детали. Движения дисперсных частиц способствуют также дополнительной гомогенизации гидрозоля за счет измельчения насыщающих жидкость

0 пузырьков газа, и увеличению химической активности рабочего раствора. Кроме того, в отрицательные полупериоды значений динамического давления в жидкости возникает разрежение ниже значения упругости ее на5 сыщенных паров, что приводит к образованию множества кавитационных пузырьков. При последующем повышении давления эти

пузырьки схлопываются, ударно воздействуя на поверхность обрабатываемых деталей, а

0 также усиливая гидродинамическое возмущение рабочего раствора.

По окончании процесса вибрационной обработки выключают источник вибровоздействия, динамическое давление в контей5 нере исчезает. Прекращаются турбулентные пульсации рабочей среды, находившейся в состоянии гидрозоля, который распадается на составные фазы; избыточный газ выходит из жидкости и заполняет верхнюю часть кон0 тейнера, дисперсные частицы наполнителя опускаются вниз. После этого сливают рабочий раствор с наполнителем и выгружают обработанные детали.

Таким образом, обрабатываемые дета5 ли подвергаются воздействию мощных турбулентных пульсирующих потоков рабочего раствора, интенсивному воздействию абразивных частиц наполнителя и кавитацион- ному воздействию. При этом повышается

химическая активность рабочего раствора

за счет увеличения содержания в нем газа- окислителя выше предела насыщения: при резонансных пульсациях системы в жидкости содержится дополнительное количество газа из верхней полости контейнера, а рабочая среда находится в состоянии гидрозоля. Повышение химической активности рабочего раствора и интенсивности гидродинамического воздействия раствора и наполнителя на обрабатываемые детали позволяет значительно интенсифицировать процесс вибрационной обработки деталей и повысить производительность обработки. Изобретение позволяет также упростить процесс виброобработки по сравнению с известным способом, в котором необходима система поддержания постоянного избыточного давления в контейнере при обработке. В описываемом способе перед началом виброобработки давление в контейнере равно атмосферному, а в режиме резонансных пульсаций в жидкости возбуждается динамическое давление, величина пиковых значений которого составляет 120- 130 кПа. Оптимальная частота вибровоздействия находится в пределах 20-60 Гц при виброускорении 6-10 д.

Формула изобретения Способ вибрационной обработки деталей, при котором рабочую среду, состоящую из обрабатываемых деталей, наполнителя и рабочей жидкости, размещают в герметичном контейнере, сообщают рабочей среде колебания, при этом в полость контейнера подают газ, отличающийся тем, что, с целью повышения произврдительности обработки, в полость контейнера вводят емкость в виде стакана, обращенного открытой частью вниз, при этом газ подают в полость стакана, а колебания рабочей среде сообщают от гидропульсатора с частотой, равной

V

п р F V -p-h

.Гц

/

где п - показатель адиабаты для rasaj

Р - давление над свободной поверхностью жидкости, дин/см2;

F - площадь поверхности динамического контакта локализованного газового объе2

ма с жидкостью, см ;

V - объем локализованного в жидкости газа, см ;

р- плотность рабочей жидкости, г/см ;

h - высота столба жидкости над локализованным газовым объемом, см.

Изобретение относится к вибрационной обработке мелких деталей и может быть использовано в машино- и приборостроении на отделочно-зачистных операциях. Целью изобретения является повышение производительности вибрационной обработки дета- лей за счет повышения химич&ской активности рабочего раствора и интенсивности гидродинамического воздействия на обрабатываемые детали. Для этого-способ осуществляется в герметичном контейнере, содержащем рабочий раствор и наполнитель при подаче в полость контейнера газа- окислителя. Причем в полость контейнера вводят емкость в виде стакана, обращенного открытой частью вниз, газ подают в полость стакана, а колебания рабочей среды сообщают с частотой, обеспечивающей резонансные колебания нелинейной колебательной системы в контейнере..В режиме резонанса происходит возрастание динамического давления в жидкости, насыщение ее свободным газом и усиление турбулиза- ции ее объема, что обеспечивает повышение химической активности рабочего раствора и интенсификацию гидродинамического воздействия на обрабатываемые детали. 1 ил. ел с