Магнитная галтовочная машина

Полезная модель относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использована для суперфинишной обработки резанием - шлифования, полирования, очищения и обезжиривания поверхностей.
Известны устройства для магнито-абразивного полирования (Барон Ю.М. Магнито-абразивная обработка изделий и режущих инструментов. - Л.: Машиностоение, 1986. - 176 с., Барон Ю.М. Технология абразивной обработки в магнитном поле. - Л.:Машиностоение, 1975. - 128 с.), в которых абразивный порошок помещается в замкнутый контейнер, переменное магнитное поле, наведенное извне, заставляет перемещаться частицы абразивной массы внутри контейнера. Частицы перемещаясь, сталкиваются с поверхностью детали или скользят по ней, осуществляя полирование.
Недостатком этих устройств является возможность обработки только одной детали, при этом обрабатываемую деталь требуется закреплять и вращать в контейнере, что усложняет кинематическую схему оборудования.
Известно устройство для магнитно-абразивной обработки (Manuale istruzioni - uso e manutenzione. Brillantatore magnetiko - Mod. MG/15. - Pag.22), в котором используется вращающееся магнитное поле для создания движения магнитно-абразивного наполнителя в жидкой смазочно-охлаждающей среде. Магнитное поле создают постоянные магниты, расположенные на вращающемся диске под рабочей камерой. На неподвижном диске установлен контейнер, в котором производится магнитная галтовка.
Недостатком этого устройства является малая величина магнитной индукции в зоне обработки и у вертикальной стенки контейнера, куда обрабатываемые изделия и абразивные частицы относит центробежная сила.
Известно «Устройство для магнитно-абразивной галтовки» (Патент РФ №40940, МПК В24В 31/10, 2004 г.), состоящее из вращающегося диска с индукторами на постоянных магнитах, неподвижного диска с установленным на нем контейнером, на вертикальном борту неподвижного диска закреплены индукторы на постоянных магнитах.
Недостатком этого устройства является малое полезное действие индукции магнитов, расположенных на вертикальном борту, вследствие воздействия тормозящего эффекта, возникающего при взаимодействии полей подвижных и неподвижных индукторов, на абразивные зерна.
Известно «Устройство для магнитно-абразивной галтовки» (Патент № 97670 (20.09.2010), выбранное в качестве прототипа, содержащее подвижный диск с закрепленными на нем индукторами на постоянных магнитах, установленный с возможностью вращения, неподвижный диск с вертикальным бортом и установленным на нем контейнером, снабжено цилиндрическим корпусом с горизонтальной перегородкой, на которой установлена система обратного вращения, включающая подшипники, зубчатое колесо с внешним зацеплением, шестерни и зубчатое колесо с внутренним зацеплением, обод которого по внешнему радиусу снабжен вертикальным кольцевым бортом, на внутренней поверхности которого установлены дополнительные индукторы на постоянных магнитах, причем подвижный диск и вертикальный кольцевой борт зубчатого колеса выполнены из немагнитного материала.
Недостатком является сложность конструкции. Движение магнитов осуществляется по простой траектории - окружности, независимо от расположения магнитов, поэтому интенсивность смены траекторий движения наполнителя после установившегося режима будет снижаться, что при обработке деталей сложного профиля может привести к ограниченной обработке некоторых зон детали.
Технической задачей заявляемой полезной модели является увеличение коэффициента полезного действия индукции магнитов и качества поверхностей обрабатываемых деталей за счет изменения траекторий движения иголок наполнителя по всей зоне обработки, в т.ч. и у вертикальной стенки чаши, куда обрабатываемые изделия и абразивные частицы относит центробежная сила.
Поставленная техническая задача достигается тем, что магнитная галтовочная машина, состоящая из чашы, зубчатого колеса, шестерни и постоянных магнитов, дополнительно имеет планетарный редуктор, состоящий из цилиндрического корпуса, солнечного колеса и трех сателлитов и в каждом из сателлитов смонтированы по четыре постоянных магнита, причем солнечное колесо соединено с электродвигателем через муфту, а корпус планетарного редуктора соединен с чашей.
Солнечное колесо соединено с электродвигателем 4 через муфту 7. Корпус 1 редуктора соединен с чашей 5 и установлен на основании 6. Электродвигатель 4 находится внутри основания 6.
Фиг. 1. Показана 3D модель магнитной галтовочной машины.
Фиг. 2. Гипотрохоиды при различных параметрах.
Фиг. 3. Варианты расположения магнитов на элементах планетарной передачи.
Фиг. 4. Схема магнитных полей.
Фиг 5. Сборочный чертеж магнитной галтовочной машины.
Магнитная галтовочная машина имеет в конструкции планетарный редуктор, состоящий из цилиндрического корпуса 1 с внутренним зубчатым венцом, солнечного колеса 2 и трех сателлитов 3. В каждый из сателлитов вмонтированы по четыре постоянных магнита 8. Солнечное колесо соединено с электродвигателем 4 через муфту 7. Корпус редуктора соединен с чашей 5 и установлен на основании 6.
Устройство работает следующим образом. В чашу 5 (фиг. 5) с наполнителем, соединенную с планетарным редуктором, помещают обрабатываемые изделия. Наполнители - стальные цилиндры для электромагнитной галтовки - «иголки». Материал иголок является ферромагнетиком, а протяженная форма заставляет их поворачиваться по магнитным линиям. При работе машины наиболее сильные магнитные поля будут возникать между магнитами 8, установленными в солнечное колесо 2 и сателлиты 3 между разноименными полюсами магнитов.
Предлагаемое техническое решение позволяет интенсифицировать турбулентное перемещение магнито-абразивных частиц и обеспечить их разнонаправленное движение по всей зоне обработки.
Таким образом, в предлагаемой модели достигается более высокое полезное действие магнитного поля на магнито-абразивные частицы, вследствие чего обеспечивается стабильное качество поверхностей обрабатываемых деталей за счет сохранения интенсивности магнитной галтовки по всей зоне обработки в течение установившегося режима обработки.
Исследование существующих конструкций магнитных абразивных устройств, а также вариантов расположения магнитов привело к следующим выводам:
применение различных вариантов установки магнитов позволяет получать магнитные поля с различной интенсивностью в разных точках рабочего объема;
все известные на сегодняшний момент конструкции магнитных галтовочных машин предполагают движение магнитов по простой траектории - окружности, независимо от расположения магнитов.
интенсивность смены траекторий движения иголок наполнителя после установившегося режима снижается, что при обработке деталей сложного профиля может привести к ограниченной обработке некоторых зон детали.
От расположения магнитов зависит конфигурация полей взаимодействия и, следовательно, поведение элементов наполнителя при перемешивании. Для изменения характера и траектории движения иголок наполнителя, предлагается вместо простого вращения магнитов вокруг оси применить в устройстве магнитной галтовки планетарную передачу для организации движения магнитов по сложным траекториям - гипотрохоидам (фиг. 2).
Для определения направления вектора магнитного взаимодействия в системе постоянный магнит - частица галтовочного наполнителя и его модуля, а также траектории движения отдельной частицы в рабочем объеме магнитно-абразивного устройства, объема наполнителя в целом и силы действия наполнителя на обрабатываемую поверхность детали использована методика [Исследование взаимодействия частиц в магнитном поле рабочего пространства магнитно-абразивного устройства / Полетаев В.А., Чернов Л.К. Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2012. № 3. С. 31-35].
Варианты расположения магнитов на элементах планетарной передачи показаны на фиг. 3. Наиболее сильные магнитные поля будут возникать между магнитами, установленными в солнечное колесо и в сателлиты, и между разноименными полюсами магнитов, сходящихся при работе планетарной передачи. Зоны взаимодействия одинаковых полюсов магнитов в межсателлитном пространстве также обеспечивает разворот иголок наполнителя в пространстве рабочей зоны. Перемешивание и разворот иголок обеспечивается постоянной сменой полярности магнитов в межсателлитном пространстве, а также тем, что в каждой группе магнитов есть два магнита повернутых одноименными полюсами.
Постоянное вращение сателлитов и солнечного колеса вокруг собственной оси и по гипотрахоиде будут обеспечивать более интенсивное, чем при простом движении по окружности, перемешивание иголок наполнителя, обеспечивая качественную обработку изделия по всей зоне обработки, в т.ч. и у вертикальной стенки контейнера, куда обрабатываемые изделия и абразивные частицы относит центробежная сила. Зоны взаимодействия одинаковых полюсов магнитов в межсателлитном пространстве также обеспечивают постоянный круговорот иголок наполнителя в пространстве рабочей зоны (фиг. 4). Перемешивание и разворот иголок обеспечивается постоянной сменой полярности магнитов в межсателлитном пространстве.
Для создания траекторий движения магнитов по сложным траекториям - гипотрохоидам предлагается применить в устройстве магнитной галтовки планетарную передачу.
Известные на сегодняшний день конструкции магнитных галтовочных машин и установок предполагают движение магнитов по простой траектории - окружности, независимо от расположения магнитов. От расположения магнитов зависит конфигурация полей взаимодействия и, следовательно, поведение элементов наполнителя при перемешивании.
Предлагаемое техническое решение позволяет интенсифицировать турбулентное перемещение магнито-абразивных частиц и обеспечить их разнонаправленное движение по всей зоне обработки.
Таким образом, в предлагаемой модели достигается более высокое полезное действие магнитного поля на магнито-абразивные частицы, вследствие чего обеспечивается стабильное качество поверхностей обрабатываемых деталей за счет сохранения интенсивности магнитной галтовки по всей зоне обработки в течение установившегося режима обработки.