Устройство для отделочно-упрочняющей обработки
DEVICE FOR FINISHING AND HARDENING PROCESSING

Изобретение относится к отделочно-зачистной и упрочняющей обработке деталей в свободной гранулированной среде, и может быть использовано в машиностроении, при безразмерной обработке деталей.
Известен галтовочный барабан (изобретение SU №1310174 A1, кл. B24B 31/02, опубл. 15.05.1987), содержащий установленный на станине и снабженный приводом вращения барабан со средствами для загрузки и разгрузки деталей, выполненный из секций, оси которых параллельны и совпадают с осью вращения, и смонтированы в виде трех многогранников, три грани которых – многоугольники, а две другие – треугольники, соединенных боковыми четырехугольными гранями так, что одноименные ребра треугольных граней соседних многоугольников расположены под углом 90°.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (патент RU № 2542222, кл. B24B 31/023, опубл. 20.02.2015) устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с приводом, выполненное в виде наклонно установленного относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка барабана у средства для загрузки выполнена плоской и смонтирована под углом к оси вращения барабана, а торцевая стенка барабана у средства для разгрузки размещена перпендикулярно к оси вращения барабана и выполнена конической формы, при этом по всей длине барабана смонтирована цилиндрическая пружина волнообразной формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения барабана, которая оборудована устройством для изменения шага витков за счет ее растяжения или сжатия.
Недостатком известного устройства для отделочно-упрочняющей обработки является сложность изготовления, недостаточные технологические возможности и недостаточная производительность.
Задачей изобретения является упрощение изготовления, расширение технологических возможностей и повышение производительности.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с приводом, барабан выполнен в виде установленного наклонно под острым углом относительно горизонтальной оси вращения многогранной призмы с плоскими гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными под различными острыми углами не только к оси вращения призмы, но и друг к другу, при этом большие оси торцевых щек многоугольной формы повернуты по оси вращения барабана друг относительно друга на острый угол.
Технический результат заключается в том, что барабан выполнен в виде установленного наклонно под острым углом относительно горизонтальной оси вращения многогранной призмы с плоскими гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными под различными острыми углами не только к оси вращения призмы, но и друг к другу под острым углом, при этом большие оси торцевых щек многоугольной формы повернуты по оси вращения барабана друг относительно друга на острый угол, кроме того, привод, барабан и средства для загрузки и выгрузки закреплены на раме, которая смонтирована посредством резинокордных пневмобаллонов на станине, что создает колебания за счет дисбаланса масс загрузки (обрабатываемые детали и рабочие тела) и масс самого барабана, имеющего ось вращения, которая не совпадает с его осью, придает и обеспечивает одновременное воздействие этих колебаний на обрабатываемые детали и рабочие тела в трех взаимно перпендикулярных направлениях, усиливает влияние колебаний всего устройства для отделочно-упрочняющей обработки на резинокордных пневмобаллонах на процесс отделочно-упрочняющей обработки.
Установка барабана под острым углом относительно горизонтальной оси вращения позволяет активизировать циркуляцию массы загрузки с обрабатываемыми деталями, что приводит к увеличению их взаимных скоростей движения, а следовательно, и к повышению производительности обработки.
Кроме этого большие оси торцевых щек многоугольной формы повернуты по оси вращения барабана друг относительно друга на острый угол и, таким образом, ребра призмы по периметру барабана свернуты по винтовым линиям, что усложняет движение масс загрузки, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Совместное влияние вращательного движения барабана и движущихся внутри обрабатываемых деталей, рабочих тел и совмещение с этим движением колебаний рамы с закрепленным на ней барабаном придает им сложное пространственное движение, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Центры симметрии внутренней поверхности барабана в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения барабана, что нарушает не только стационарность движения обрабатываемых деталей и рабочих тел, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний барабана совместно с рамой.
В результате выполнения барабана в виде установленной наклонно относительно горизонтальной оси призмы с торцевыми щеками, с размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, нарушается стационарность движения обрабатываемых деталей и рабочих тел, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости – по эллиптическим траекториям, так как по периметру барабан выполнен в виде наклонной призмы, а в горизонтальной плоскости – возвратно-поступательное, что повышает производительность и эффективность обработки, расширяет технологические возможности.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на:
фиг. 1 изображено устройство для отделочно-упрочняющей обработки, общий вид;
фиг. 2 – разрез А-А на фиг. 1;
фиг. 3 – барабан с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными наклонно под углом к горизонтальной оси вращения барабана и друг к другу;
фиг.4 – сечение Б-Б на фиг.3;
фиг.5 – вид А на фиг.3 барабана в виде многогранной призмы с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными наклонно под углом к горизонтальной оси вращения барабана и друг к другу, при этом большие оси щек смонтированы по оси вращения барабана без поворота друг относительно друга;
фиг. 6 – наглядное изображение барабана в виде многогранной призмы с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными наклонно под углом к горизонтальной оси вращения барабана и друг к другу, при этом большие оси щек повернуты по оси вращения барабана другу относительно друга на острый угол;
фиг.7 – вид Б в виде схемы – расположение больших осей торцевых щек барабана.
1
1
1
2
1
2
Устройство для отделочно-упрочняющей обработки состоит (фиг. 1, фиг. 2) из барабана 1 с загрузочной цапфой 2 и разгрузочной цапфой 3, загрузочного средства 4, разгрузочного средства 5 и привода (не показано). Барабан 1 снабжен загрузочной цапфой 2 и разгрузочной цапфой 3 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного средства 4 входит в отверстие загрузочной цапфы 2 барабана 1. Загрузочное средство 4, подшипниковые опоры 6 и 7 со смонтированным в них барабаном 1 закреплены на платформе 9. Платформа 9 подвешена на четырех пневмобаллонах 10, которые закреплены на станине 11. Для увеличения скорости продольного перемещения масс загрузки от загрузки к выгрузке устройство для отделочно-упрочняющей обработки снабжено приспособлением (на чертеже не показано) для придания наклона оси вращения барабана 1 относительно горизонта. Привод на чертежах не показан. На фиг.1 и фиг.2 представлено устройство для отделочно-упрочняющий обработки с барабаном 1 в виде многогранной призмы с плоскими торцевыми щеками 12 и 13 многоугольной формы, размещенными наклонно под острым углом α к горизонтальной оси вращения 0- 0барабана 1 (фиг.3, фиг.4) и друг к другу под острым углом φ, при этом, большие оси i и i торцевых щек 12 и 13 смонтированы по оси вращения барабана 1 без поворота друг относительно друга (ω  0) и их большие оси совпадают ii (фиг.5), что ликвидирует возможность образования «застойных зон» в рабочей камере.
1
1
1
2
1
2
Барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4, фиг.5) выполнен в виде установленного наклонно под углом α относительно горизонтальной оси 0- 0вращения многогранной призмы с плоскими гранями 14, 15, 16, 17, 18, 19 по ее периметру и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы 12 с большой осью i и 13 и с большой осью i, размещенными под различными углами β и ψ к оси вращения призмы и друг к другу под углом φ, при этом большие оси i и iторцевых щек многоугольной формы 12 и 13 повернуты относительно друг друга на острый угол ω 0, и их большие оси не совпадают (фиг.7, фиг.6). При повороте щек многоугольной формы по периметру барабана 1 ребра призмы сгибаются по винтовым линиям, что не только повышает производительность, но и обеспечивает перемещение масс загрузи от загрузи к выгрузке.
Барабан 1 с загрузочными и разгрузочными цапфами 2 и 3, привод (на чертеже не показано) закреплены на раме 9, которая упруго с помощью четырех пневмобаллонов 10 смонтирована на станине 11.
1
2
Таким образом, барабан 1 может быть изготовлен (фиг.5 и фиг.6) с торцевыми щеками 12, 13, большие оси которых i и i повернуты друг относительно друга на острый угол ω 0.
Устройство для отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.
При вращении барабана 1 обрабатываемые детали совместно с рабочими телами (массы загрузки) совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине барабана 1 в каждом поперечном сечении (фиг. 1, фиг. 3), при этом центры симметрии внутренней поверхности барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения барабана 1, что нарушает не только стационарность движения масс загрузки совместно, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний барабана 1 совместно с платформой 9, и размещенными внутри барабана 1 массами загрузки. Поэтому массы загрузки совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости – по эллиптическим траекториям, так как поверхность барабана 1 выполнена в виде наклонной призмы, а в горизонтальной плоскости – возвратно-поступательное с наложением на эти движения колебаний, возбуждаемых ассиметричным положением барабана 1 (наклонно относительно горизонтальной оси вращения) и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях. В результате чего, поток движущихся масс загрузки не стационарен, а размеры и расположение активного их смешивания заметно меняются за время одного оборота барабана 1. Поэтому, в результате нарушения упорядоченности процесса движения масс загрузки, движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает частота и энергоемкость их соударений между собой и со стенками барабана 1, а также с торцевыми щеками 12 и 13, что обеспечивает расширение технологических возможностей, увеличение производительности обработки. Процесс не стационарности движения масс загрузки усугубляется не только расположением торцевых щек 12 и 13, что существенно меняет направление движения масс загрузки вдоль оси вращения барабана 1 и создает зоны различного давления торцевых щек на массы загрузки, но и многогранной формой барабана 1 по периметру выполненной в виде многогранной призмы, что придает частицам масс загрузки дополнительное движение при их взаимодействии с наклоненными друг к другу гранями барабана 1. При этом частицы масс загрузки имеют возможность под воздействием геометрического уклона барабана 1, разности давления торцевых щек 12 и 13, но и винтовых линий по периметру барабана 1 не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке.
Скорость перемещения масс загрузки (обрабатываемых деталей и рабочих тел) от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего устройства для отделочно-упрочняющий обработки.
Предлагаемая конструкция устройства для отделочно-упрочняющий обработки упрощает изготовление, позволяет повысить производительность, расширяет технологические возможности.
Технико-экономические преимущества возникают за счет придания массам загрузки сложного пространственного движения с поджатием их потоков и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях и упрощения изготовления.