Способ вибрационной отделочно-упрочняющей обработки деталей и вибрационный станок для отделочно-упрочняющей обработки деталей
PARTS FINISHING AND STRENGTHENING VIBRATION PROCESSING METHOD AND VIBRATION MACHINE FOR THE PARTS FINISHING AND STRENGTHENING PROCESSING

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке деталей в контейнерах и найдет применение в любой области, использующей вибрационную обработку деталей методом поверхностно-пластического деформирования.
Известен способ вибрационной обработки деталей (патент SU №626941, B24B 31/06, публикация 05.10.1978 г.), в котором контейнер получает колебания от вибропривода, при этом обрабатываемые детали с рабочей средой помещают в барабаны, а последние свободно размещают в контейнере совместно с несущей средой.
Известно вибрационное устройство для шлифования и очистки деталей (патент SU №158510; B24B 31/06, публикация 19.10.1963 г.), в котором на виброплатформе установлены два контейнера с наполнителем, а между ними расположен вибратор в виде полой трубы, к которой крепятся неуравновешенные грузы, и приводится во вращение от двигателя через карданный вал с гибкими муфтами на концах.
Известен вибрационный станок для отделочно-упрочняющей обработки деталей, наиболее близкий к заявляемому техническому решению (патент ПМ RU №162839; B24B 31/06, публикация 27.06.2016 г.), содержащий виброплатформу, основание со стойками, электродвигатель, вибровозбудитель и контейнер для рабочей среды. В контейнере в подшипниковых узлах установлен вал с крыльчаткой и оснасткой для крепления детали.
Известные технические решения не отличаются экономичностью и требуют большого объема рабочей среды (шариков) в процессе обработки, а размер обрабатываемой детали ограничен размером контейнера.
Техническая проблема, не решенная в известном устройстве, решение которой обеспечивается заявляемым изобретением, заключается в создании универсального вибрационного станка с возможностью обработки деталей различных размеров, а также экономии материалов, используемых в качестве рабочей среды, снижении трудоемкости и себестоимости процесса обработки за счет сокращения количества используемых материалов, отсутствие затрат на несущую среду.
Техническая проблема решена за счет того, что в способе вибрационной отделочно-упрочняющей обработки деталей, включающем размещение закрепленной на валу обрабатываемой детали в контейнере, который заполняют рабочей средой, приводимой в движение с помощью виброплатформы станка, в соответствии с заявляемым изобретением, -используют второй установленный на виброплатформе и заполненный несущей средой контейнер, в котором размещают вал с крыльчаткой, при этом виброплатформе придают угловые колебания и создают вращательный момент на валу с крыльчаткой, который передают посредством карданной передачи на вал с обрабатываемой деталью с сообщением ей вращательного движения и обеспечением заданного воздействия на деталь потока рабочей среды.
Техническая проблема решена за счет того, что в вибрационном станке для отделочно-упрочняющей обработки деталей, содержащем основание со стойками, электродвигатель, вибровозбудитель и виброплатформу, которая одним концом установлена на стойках посредством шарнирных опор, а другим концом опирается на стойки с пневмоамортизаторами, в соответствии с заявляемым изобретением, - на виброплатформе закреплены два контейнера, при этом в одном контейнере установлен вал с крыльчаткой, а в другом контейнере размещен вал с оснасткой для крепления детали, причем оба вала соединены посредством карданной передачи.
Размещение на виброплатформе двух контейнеров, в одном из которых установлен вал с деталью, а в другом - вал с крыльчаткой, причем оба вала соединены посредством карданной передачи, позволяет использовать различные по высоте контейнеры и обрабатывать детали разных размеров, что повышает универсальность станка.
Заполнение первого контейнера рабочей средой, а второго - несущей средой направлено на экономию материалов, используемых в качестве рабочей среды, снижение трудоемкости и себестоимости процесса обработки за счет сокращения количества используемых материалов, отсутствие затрат на несущую среду.
Создание вращательного момента на валу с крыльчаткой и его передача посредством карданной передачи на вал с деталью приводит к устойчивому вращению детали, что повышает эффективность и равномерность отделочно-упрочняющей обработки.
Устройство вибрационного станка поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - вид сбоку вибрационного станка для отделочно-упрочняющей обработки деталей,
на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1,
Вибрационный станок для отделочно-упрочняющей обработки деталей представлен на фиг. 1. На основании 1 смонтированы стойки 2 с пневмоамортизаторами 3 и стойки 4 под шарнирные опоры 5 для виброплатформы 6, а также размещены электродвигатель 7 и эксцентриковый вибровозбудитель 8.
Виброплатформа 6 одним концом установлена на стойках 4 посредством шарнирных опор 5, а другим концом опирается на стойки 2 с пневмоамортизаторами 3 с возможностью поворота на угол α.
На виброплатформе 6 размещены контейнер 9 для рабочей среды 10 и контейнер 11 для несущей среды 12 (фиг. 2). В контейнере 11 в подшипниковых узлах 13 установлен вал 14 с крыльчаткой 15. Лопатки 16 (фиг. 1) крыльчатки 15 выполнены со сгибом, жестко закреплены на втулке 17 и зафиксированы при помощи торцевой пластины 18, которая придает дополнительную жесткость конструкции и позволяет сохранить форму лопаток 16 от изгибания под интенсивным воздействием несущей среды 12.
В контейнере 9 в подшипниковых узлах 19 размещен вал 20 с оснасткой 21 для крепления обрабатываемой детали 22 (фиг. 2).
Вал 20 соединен с валом 14 посредством карданной передачи 23, которая предназначена для передачи момента вращения от вала 14 к валу 20. При этом как уровень, так и углы расположения валов 14 и 20 могут отличаться и не требуют строгой регулировки и отладки.
Способ упрочняющей обработки деталей в описанном выше вибрационном станке осуществляют следующим образом.
Обрабатываемую деталь 22 закрепляют на валу 20, который устанавливают в подшипниковые узлы 19 контейнера 9, куда засыпают рабочую среду 10 на необходимый уровень. Закрывают контейнер 9.
В качестве рабочей среды могут быть использованы, к примеру, стальные шарики определенного диаметра, абразивные материалы с регламентированными составом, формой и размерами.
Крыльчатку 15 закрепляют на валу 14, который устанавливают в подшипниковые узлы 13 контейнера 11. Затем засыпают несущую среду 12 и закрывают контейнер 11.
В качестве несущей среды могут быть использованы, к примеру, некондиционные стальные шарики, отработавшие свой ресурс, либо абразив, утративший свои свойства или геометрически-необходимую форму.
Затем включают электродвигатель 7 и приводят в движение рабочую 10 и несущую 12 среды с помощью колебаний виброплатформы 6.
После запуска электродвигателя 7 виброплатформа 6, закрепленная одним концом, приобретает угловые колебания а, что приводит к эллиптическому движению несущей среды 12 в контейнере 11 и рабочей среды 10 в контейнере 9. Частицы несущей среды 12 воздействуют на лопатки 16 и создают вращательный момент на валу 14, который непрерывно вращается в подшипниковых узлах 13.
Момент вращения вала 13 посредством карданной передачи 23 передают на вал 20, чем сообщают обрабатываемой детали 22 вращательное движение. В результате такого вращения происходит постоянное изменение положения детали 22 в контейнере 9, взаимодействие поверхности детали 22 с рабочей средой 10 под различными углами и, как следствие, повышается эффективность и равномерность отделочно-упрочняющей обработки.
Выключают электродвигатель 7. Открывают контейнер 9, достают деталь 22 и сравнивает сплошность и однородность обработки поверхности с контрольным образцом-эталоном.
Производят выгрузку рабочей среды 10 из контейнера 9. Осуществляют очистку и промывку рабочей среды 9 для дальнейшего использования.
При этом можно многократно использовать несущую среду 12 без дополнительной выгрузки и промывки, что уменьшает трудоемкость применения вибрационного станка.
Допускается установка контейнера 9 большого размера для обработки крупной детали 22. При этом вал 13 и вал 22 будут размещены не соосно. В то же время вибрационный станок сохраняет работоспособность за счет применения карданной передачи 23, передающей момент вращения от вала 14 к валу 20, что повышает универсальность станка в целом.
Осуществление способа упрочняющей обработки деталей с применением вибрационного станка показано ниже на примере упрочнения детали «Переходник».
Сначала осуществляют подготовку детали 22. В контейнер 9 помещают вал 20 с деталью 22, затем засыпают рабочую среду 10, к примеру, смесь стальных шариков диаметром 4,8 мм, 5,5 мм, 6 мм, в равной пропорции до уровня оси детали 22, что составляет 250+10 мм. Закрывают контейнер 9.
В контейнере 11 устанавливают вал 14 с крыльчаткой 15, после чего засыпают несущую среду 12, например, в виде дефектированных шариков, отработавших свой ресурс (со сколами, коррозией и уменьшивших свой диаметр в процессе использования их в качестве рабочей среды, например стальные шарики диаметром от 3 мм до 6 мм в любой пропорции. Закрывают контейнер 11.
Вал 20 соединяют с валом 14 при помощи карданной передачи 23. Контейнеры 9 и 11 фиксируют прижимами к столу виброплатформы 6. Включают электродвигатель 7. Осуществляют упрочнение детали 22 в течение 10 минут.
Выключают электродвигатель 7, вынимают деталь 22, сравнивают ее с эталоном, промывают и консервируют.
Высыпают в специальную емкость рабочую среду 10 из контейнера 9 и промывают. Затем закрепляют следующую деталь 22 на валу 20 и помещают в контейнер 9, который наполняют на необходимый уровень очищенной рабочей средой 10. Повторяют цикл процесса упрочнения.
Упрочнение каждой последующей детали 22 производят без затрат времени на повторный монтаж крыльчатки 15 в контейнере 11 и промывки несущей среды 12. Использование отдельного контейнера 11 с несущей средой 12 позволяет экономить до 50% объема используемой качественной рабочей среды 10, а также сокращает трудозатраты на ее загрузку, выгрузку и промывку.