УСТАНОВКА ДЛЯ ВИБРООБРАБОТКИ МАЛОЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ
INSTALLATION FOR VIBRATIONAL PROCESSING OF LOW-STIFFNESS PARTS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологическим процессам стабилизирующей обработки осесимметричных деталей типа валов после термических операций нормализации, механической обработки, горячей правки, а также может быть использовано для исследования прочностных свойств деталей в зависимости от вида и характера силового воздействия на них, точек приложения и направления воздействий и амплитудно-частотных характеристик этих воздействий.
Известна установка для правки валов, содержащая опоры для горизонтального размещения на них обрабатываемого вала, вибровозбудитель, ось вращения дебаланса которого параллельна оси вала, и рычажно-маятниковые механизмы, располагаемые справа и слева от оси вала, при этом вибровозбудитель закреплен на одном из концов вала с помощью промежуточного рычага, а рычажно-маятниковые механизмы жестко закреплены перпендикулярно оси вала с помощью маятникового рычага [Авторское свидетельство СССР №1230715, кл. В21D 3/16, 1986 г.].
Недостатками этой установки являются фиксированная частота обработки, проработка лишь на двух первых формах колебаний вала, сложность настройки.
Известно устройство для стабилизации формы осесимметричных деталей типа валов, содержащее жесткую подвеску вала в вертикальном положении, источник возбуждения крутильных колебаний, закрепленный на свободном конце вала и подключенный к блоку управления частотой возмущения, и датчик, закрепляемый на теле вала на некотором расстоянии от оси вала с помощью державки и подключенный к измерительному устройству [Авторское свидетельство СССР №1344455, кл. В21D 3/16, В23Р 25/00, 1987].
В этом устройстве, взятом за прототип, из-за свободного конца детали, подвергаемой обработке, параметры этой обработки различны в различных сечениях детали, что снижает эффективность процесса стабилизации формы осесимметричных деталей.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности обработки маложестких осесимметричных деталей, достигаемом за счет расширения функциональных и технологических возможностей используемой установки для виброобработки.
Эта задача решается тем, что в установке для виброобработки маложестких деталей, содержащей опоры для размещения в них детали, вибровозбудитель, выполненные с возможностью регулирования параметров процесса виброобработки, опоры размещены на вертикальной стойке и выполнены с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации на ней в требуемом положении с использованием передачи «винт-гайка», а также с возможностью ориентации детали в пространстве, перемещения относительно нее и зажима ее в требуемом положении с использованием установочно-зажимных механизмов, а вибровозбудитель, размещаемый на обрабатываемой детали, выполнен с возможностью перемещения вдоль оси детали и фиксации на ней в требуемом положении с использованием захвата, при этом захват выполнен с возможностью задания направления действия возмущающей силы на деталь от вибровозбудителя в любом требуемом направлении.
Захват может быть выполнен поворотным относительно вибровозбудителя.
Установка также может дополнительно содержать средства для статического силового нагружения детали, размещенные на уровне верхнего и нижнего торцов детали и выполненные, соответственно, в виде подвеса и упора, причем последние снабжены захватами.
Размещение опор на вертикальной стойке позволяет использовать силы гравитации для самоориентации в пространстве осесимметричных деталей и исключить при обработке их прогибы, коробление и т.д.
Выполнение опор с возможностью перемещения вдоль стойки и фиксации на ней в требуемом положении позволяет регулировать режим обработки детали, без изменения жесткости системы.
Использование передачи «винт-гайка» позволяет вписать винт вдоль стойки, а сопряженную с ним гайку разместить на регулируемой опоре.
Использование же сервопривода позволяет получить механические перестановки регулируемой опоры в соответствии с сигналом управления (чувствительного элемента).
Выполнение опор с возможностью ориентации детали в пространстве, перемещения относительно нее и зажима ее в требуемом положении обеспечивает необходимые условия для базирования детали.
Использование установочно-зажимных механизмов обеспечивает как ориентацию детали, так и ее самоцентрирование.
Размещение вибровозбудителя на обрабатываемой детали дает возможность непосредственного воздействия на нее.
Выполнение вибровозбудителя с возможностью перемещения вдоль оси детали и фиксации на ней в требуемом положении позволяет задавать оптимальный режим обработки.
Использование захвата обеспечивает отсутствие смещения вдоль оси обрабатываемой детали.
Выполнение захвата с возможностью задания направления действия возмущающей силы на деталь от вибровозбудителя обеспечивает использование как изгибных, так и крутильных механических колебаний.
Выполнение захвата поворотным относительно вибровозбудителя позволяет направить возмущающую силу на деталь под любым углом к ней.
Наличие дополнительных средств для статического силового нагружения детали позволяет стабилизировать параметры вибрационной обработки за счет обеспечения постоянной жесткости системы.
Размещение указанных средств на уровне верхнего и нижнего торцов детали обеспечивает простое и удобное силовое замыкание системы с точки зрения обеспечения необходимости ее жесткости.
Выполнение этих средств, соответственно, в виде подвеса и упора вытекает из условия пространственного размещения детали.
Снабжение же подвеса и упора захватами обеспечивает условия для уменьшения погрешности базирования детали.
Предлагаемая установка для виброобработки маложестких деталей иллюстрируется чертежом.
Установка для виброобработки маложестких деталей состоит из вертикальной стойки 1, закрепляемой на основании 2 и включающей управляемые опоры 3, перемещаемые сервоприводами 4 с использованием передачи «винт-гайка» 5 вдоль стойки. Каждая опора 3 содержит консоль 6 с установочно-зажимным механизмом 7, в которых закрепляется подлежащая виброобработке деталь, например, вал 8, на котором соответственно размещается захват 9 вибровозбудителя 10, подключенного к системе управления силовым блоком привода и к преобразователю частоты (не показаны), используемым для изменения параметров виброобработки при воздействии на деталь механических колебаний различного характера: изгибных или крутильных. Сам захват 9 может быть размещен на фланце 11, который соединен с другим фланцем 12, размещенным на корпусе вибровозбудителя 10, причем поворотом фланцев относительно друг друга возможно задавать направление возмущающей силы как перпендикулярно к оси детали, параллельно ей, так и под любым другим промежуточным углом.
В случае необходимости расширения программы виброобработки установка может дополнительно содержать подвес 13, снабженный захватами для удержания верхнего конца детали, в качестве которого можно использовать известные конструкции, а также упор 14 для поддержки нижнего конца детали, в качестве которого можно использовать также известные конструкции.
Установка работает следующим образом.
Деталь 8, подлежащую обработке, подают в установочно-зажимные механизмы 7 управляемых опор 3, местоположение которых на стойке 1 и расстояние между ними задают, исходя из режима виброобработки.
Далее устанавливают вибровозбудитель 10 на деталь - вал 8 также в определенном его месте (сечении) и производят виброобработку, варьируя в дальнейшем местами размещения опор 3 относительно вала 8 (или наоборот - вала относительно опор) и вибровозбудителя 10 относительно вала в самом широком диапазоне положений.
В некоторых случаях вибрационную обработку необходимо проводить с предварительным статическим нагружением детали 8, в этом случае деталь зажимают захватом в подвесе 13 и захватом в упоре 14, а сам процесс виброобработки проводят как с использованием управляемых опор, так и без них.