ВИБРАЦИОННЫЙ СТАНОК
VIBRATION MACHINE

Изобретение относится к отделочно-зачистной и упрочняющей обработке деталей в свободной гранулированной среде и может быть использовано в машиностроении, при безразмерной обработке деталей.
Известно устройство для вибрационной обработки (патент РФ №2275286, МКИ кл. В24В 31/067. Опубл. 27.04.2008, бюл. №121992), содержащее упруго установленный на основании контейнер, изготовленный из двух или более винтовых тетраэдальных колонн.
Недостатком известного устройства является недостаточная производительность обработки и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для вибрационной обработки длинномерных деталей (патент РФ №2228252, кл. В24В 31/02, опубл. 10.04.2004, бюл. №13), содержащее контейнер с вибратором, установленный упруго на основании.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей и повышение производительности вибрационной обработки.
Техническим решением достигается то, что в вибрационном станке, содержащем контейнер, закрепленный на платформе с вибратором, установленной упруго на основании; в контейнере смонтирована и жестко прикреплена, с помощью горизонтальных перегородок, к внутренним стенкам контейнера вставка, выполненная в виде винтового барабана вогнутой формы, по периметру изготовленного из трех и более полос переменной ширины вогнутой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенным попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг к другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с переменным шагом, причем после сборки винтового барабана по линии, параллельной оси симметрии, отсекается по всей длине винтового барабана не более одной четвертой его верхней части.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне вибрационного станка.
Новизна заключается в том, что в контейнере смонтирована и жестко прикреплена, с помощью горизонтальных перегородок, к внутренним стенкам контейнера вставка, выполненная в виде винтового барабана вогнутой формы, по периметру изготовленного из трех и более полос переменной ширины вогнутой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенным попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг к другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с переменным шагом, что устраняет присутствие малоэффективных «застойных» зон в контейнере, обеспечивает повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине вставки, в виде винтового барабана, проходное сечение которой изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременно сжатия и расширение потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в каждом сечении контейнера, это повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что после сборки винтового барабана, по линии, параллельной оси симметрии, отсекается по всей длине винтового барабана не более одной четвертой его верхней части, что расширяет технологические возможности и упрощает обслуживание.
Новизна заключается в том, что винтовой барабан изготовлен из секций, стенки которых разно наклонены не только друг к другу, но и к направлению движения потоков обрабатываемых деталей и частиц обрабатываемых сред, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных его проходному сечению, это усложняет траекторию их движения, увеличивает интенсивность обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление винтового барабана позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, что интенсифицирует процесс обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что вставка в виде винтового барабана снабжена шестью и более винтовыми ломаными линиями равного шага, направленными навстречу друг к другу по периметру и соответственно шестью и более винтовыми канавками внутри винтового барабана, направленными тоже навстречу друг к другу, что обеспечивает создание направленных навстречу друг к другу потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред с максимальной энергоемкостью соударений друг с другом и со стенками винтового барабана, а также с перегородками вставки под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом, увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений винтового барабана изменяются по всей длине, что изменяет скорости и траектории перемещения потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря направленным навстречу друг к другу ломаным винтовым линиям векторы скорости движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред изменяются, что способствует интенсификации процесса обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру винтового барабана образованы ломаные винтовые поверхности по его длине, что обеспечивает повышение интенсивности обработки, расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление винтового барабана позволяет обеспечить не только расширение технологических возможностей, но и сжатие масс потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред по мере продвижения внутри контейнера и повысить эффективность обработки.
Новизна заключается в том, что благодаря направленным навстречу друг к другу ломаным винтовым линиям векторы скорости движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред при движении внутри контейнера изменяются, что способствует интенсификации процесса обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что по периметру вставки образованы направленные навстречу друг к другу ломаные винтовые поверхности с переменной шириной вогнутой криволинейной формы по длине вставки, что обеспечивает нарушение стационарности движения обрабатываемых деталей и абразивных частиц.
Новизна заключается также в том, что по периметру вставки образованы направленные навстречу не только друг к другу, но и под углом к оси плоские грани, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, что повышает производительность и расширяет технологические возможности
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вибрационный станок, общий вид, разрез Α-A; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1 (на фиг. 3 не показаны обрабатываемые детали и частицы рабочих сред); на фиг. 4 - вставка в виде винтового барабана, вид спереди; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 6 - полоса переменной ширины; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - полоса переменной ширины (фиг. 6) после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы; на фиг. 9 - полоса переменной ширины (фиг. 8) после сгиба по винтовым линиям на оправке вогнутой формы; на фиг. 10 - вставка в виде винтового барабана с отсеченной одной третьей его верхней части, наглядной изображение.
Вибрационный станок содержит контейнер 1, закрепленный на платформе 2 с вибраторами 3. Платформа 2 с контейнером 1 упруго, с помощью пружин 4, установлена на основании 5. В контейнере 1 смонтирована и жестко прикреплена к внутренним стенкам контейнера 1 с помощью горизонтальных перегородок 6 и 7 вставка 8, выполненная в виде винтового барабана. Станок вибрационный снабжен разделительным откидным устройством 9 и отсекателем 10.
Вставка 8, выполненная в виде винтового барабан вогнутой формы (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с переменным шагом винтовых линий по его периметру (фиг. 2, фиг. 3), выполнена из полос 11-12-13-14-15-16 переменной ширины (фиг. 6) с надрезами (фиг. 7), свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы (фиг. 8), изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении (фиг. 9). Полосы 11-12-13-14-15-16 согнуты (фиг. 6) по надрезам со скошенными стенками (фиг. 7) в поперечно-продольном направлении, расположенным попарно под углом один к другому с обеих сторон полос (фиг. 7). Так как полосы 11-12-13-14-15-16 имеют переменную ширину фиг. 6), то вставка 8, выполненная в виде винтового барабана вогнутой формы (фиг. 4, фиг. 5, фиг. 10), имеет переменное продольное сечение и переменное проходное поперечное сечение по длине барабана.
Кроме того, полосы 11-12-13-14-15-16 выполнены ребристыми в продольно-поперечном направлении, образуя на фиг. 4 чередующие грани, например, 17-18-19-20 и т.д. для полосы 19. При этом каждые две смежные грани, например 17 и 18, 18 и 19, 19 и 20 и т.д., расположенные под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон полос, пересекаются между собой с образованием винтовых линий основного направления, например 21-22-23-24-25-26-27-28-29, на наружной поверхности и винтовых канавок на внутренней поверхности вставки 8 (винтового барабана вогнутой формы). На фиг. 4 и фиг. 5 одна из винтовых линий основного направления 21-22-23-24-25-26-27-28-29 показана утолщенной линией. На наружной поверхности вставки 8 (винтового барабана вогнутой формы) образуются также винтовые канавки и винтовые линии противоположного направления, например, 30-31-32-33-34-24-35-36-37 (фиг. 4 и фиг. 5) показаны утолщенной линией.
Винтовые линии на наружной поверхности вставки 8 (винтового барабана вогнутой формы) имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности, причем винтовые канавки и винтовые линии винтового барабана вогнутой формы могут иметь различное число заходов и различные шаги. На полосах 11-12-13-14-15-16 перед свертыванием выполняют надрезы 38, 39 со скошенными стенками, расположенными попарно под углом один к другому, как, например, на фиг. 7 и фиг. 8 посредством фрезерования, обработки давлением и т.п. Геометрия и величина углов ψ, α, β, ω, λ, φ скосов надрезов и их взаимное расположение соответствуют числу заходов и величинам шагов винтовых линий основного и противоположного направлений. Надрезы 38, 39 создают (фиг. 7, фиг. 8) попеременно с противоположных сторон каждой полосы 11-12-13-14-15-16. Затем относительно продольной оси каждую из полос 11-12-13-14-15-16 скручивают в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосы. На фиг. 8 показана одна из полос, например 11, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси, с расположенными по винтовым линиям вдоль продольной оси боковыми кромками 40 и 41. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 11, помещают на оправку 42 (фиг. 9) и изгибают так, чтобы кромки 40 и 41 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном сечении каждая полоса повернута относительно продольной оси винтового барабана вогнутой формы так, что ее кромки образуют и в поперечном направлении полосы винтовую линию с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 11 деформируют и снимают с оправки 42 либо фиксируют на оправке 42. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например 12-13-14-15-16. Далее все деформированные таким образом полосы размещают на оправке 42, совмещают и соединяют известными методами, например сваркой.
После сборки винтового барабана вогнутой формы, по линии, параллельной оси симметрии, отсекается по всей длине винтового барабана вогнутой формы не менее одной четвертой его верхней части (на фиг. 4, фиг. 5 удаляемая часть винтового барабана показана заштрихованной штриховыми линиями).
Вибрационный станок работает следующим образом.
При повернутом по часовой стрелке распределительном откидном устройстве 9 (на фиг. 1 показано штриховой стрелкой V) в станок загружаются обрабатываемые детали (на фиг. 1 показано стрелкой ψ), которые при включенных вибраторах 3 перемещаются в зону циркуляции частиц рабочих сред и вместе с ними под воздействием вибрации циркулируют в рабочей камеры контейнера 1. Наличие вставки 8 с перегородками 6 и 7 устраняет застойные зоны в рабочей зоне контейнера за счет создания «щелевого эффекта» циркуляционного движения инструментальной среды в виде частиц рабочих сред, сопровождаемого повышением скорости и динамического виброволнового воздействия на обрабатываемые детали, что сопровождается повышением производительности вибрационной обработки деталей.