ВИБРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
VIBRATION DEVICE FOR FINISHING AND HARDENING PROCESSING OF PARTS

Изобретение относится к обработке деталей в контейнерах, совершающих низкочастотные колебания, и может найти применение в различных отраслях машиностроения для шлифовки, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей.
Известна виброустановка с объемным движением рабочей камеры (патент РФ №2288830, кл. B24B 31/073, 2006), содержащая упруго установленную на основании с вибратором тороидальную рабочую камеру, выполненную из секций, смонтированных из полос, согнутых в одну сторону по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полос, с попеременным образованием по длине полосы равных по размерам равносторонних и равнобедренных треугольников, при этом с двух сторон самого большого равностороннего треугольника расположены своими основаниями два одинаковых равнобедренных треугольника, с боковых сторон которых расположены два одинаковых равносторонних треугольника с расположенными к ним своими основаниями двумя одинаковыми равнобедренными треугольниками, на одном из которых расположен равносторонний треугольник, причем стороны меньших равносторонних треугольников отличаются от сторон больших равносторонних треугольников на одну и ту же линейную величину, а секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых треугольников с образованием по наружной и внутренней поверхностях тороидальной рабочей камеры ломанных винтовых линий и винтовых поверхностей.
Недостатком известной виброустановки с объемным движением рабочей камеры является ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что обработка производится с недостаточной интенсивностью и недостаточной энергоемкостью взаимодействия деталей и частиц рабочих сред друг с другом на относительно небольшой длине (по окружности) рабочей камеры в виде тора.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является виброустановка с тороидальной рабочей камерой (патент РФ №2468906, кл. B24B 31/073, 2012), содержащая упруго установленную на основании тороидальную рабочую камеру с вибратором, выполненную в виде тора с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и снаружи рабочей камеры под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения рабочей камеры, смонтирована из секций, каждая из которых выполнена в виде кругового сектора, изготовленного из полосы, согнутой волнообразно по линиям сгиба с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами в виде линий сгибов и свернутой в кольцо, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием пустотелой рабочей камеры с направленными в одну сторону по ее наружной и внутренней поверхностям волнообразными винтовыми поверхностями в виде карманов различной криволинейной формы и размеров, причем расстояние между линиями сгиба полосы равно сумме длин развертки криволинейной поверхности карманов по внутренней и наружной поверхностям рабочей камеры.
Недостатком известной виброустановки с тороидальной рабочей камерой является ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что обработка производится с недостаточной интенсивностью и недостаточной энергоемкостью взаимодействия деталей и частиц рабочих сред друг с другом на относительно небольшой длине (по окружности) рабочей камеры в виде тора.
Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей, увеличение производительности и пути (длины) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в рабочей камере.
Технический результат достигается тем, что в вибрационной установке для отделочно-упрочняющей обработки деталей, содержащей упруго установленную на основании и снабженную приводом рабочую камеру, рабочая камера выполнена пустотелой в виде квадрата с винтовой поверхностью по внутреннему и наружному периметру и с карманами различной многоугольной формы и размеров, и смонтирована из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых секций, выполненных в виде пустотелого кругового сектора, и  четырех пустотелых прямолинейных секций, причем  секции в виде пустотелого кругового сектора изготовлены из полосы, свернутой в кольцо с многогранной поверхностью и образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу с образованием подсекций, при этом подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием кругового сектора, выполненного с многозаходной винтовой поверхностью, снабженного винтовыми канавками внутри кругового сектора под углом к его оси в виде карманов различной многоугольной формы, причем расстояние между прямыми линиями сгиба равно длине стороны каждого четырехугольника, а четыре пустотелые прямолинейные секции изготовлены по меньшей мере из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы, с образованием четырехугольников, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, при этом полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по наружной поверхности однонаправленных ломаных винтовых линий, а на внутренней поверхности - ломаных винтовых карманов многоугольной формы, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояния между линиями сгиба полосы равны длине сторон упомянутых карманов.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой вибрационной установки для отделочно-упрочняющей обработки деталей.
1
2
2
1
Новизна заключается в том, что рабочая камера выполнена пустотелой в виде квадрата с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов многогранной формы, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах с рабочей камерой, выполненной в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в квадратной рабочей камере, так как длина по периметру тора (окружности) диаметра D равна L=πD, а длина по периметру квадрата равна L=4D. (L>L).
Новизна обусловлена также тем, что рабочая камера смонтирована из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейными секциями, что расширяет технологические возможности и так как при одних и тех же габаритах с рабочей камерой, выполненной в виде тора, расширяются технологических возможностей и увеличивается путь (длина) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в квадратной рабочей камере.
Новизна усматривается в том, что карманы рабочей камеры выполнены в виде геометрических многоугольных формы по меньшей мере из одной полосы, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что карманы по периметру рабочей камеры могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что расстояния между линиями сгиба карманов внутренних поверхностей равны друг другу и равны сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренних поверхностей, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что рабочая камера выполнена пустотелой, в виде квадрата, с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов многогранной формы в виде различных геометрических фигур с четырьмя и более боковыми сторонами, что обеспечивает не только интенсификацию взаимодействия обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, повышение производительности, но и расширение технологических возможностей.
Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности рабочей камеры образованы поверхности многоугольной формы, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, в результате повышается производительность и расширяются технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собрана рабочая камера, по периметру смонтированы из полос с размеченными на них четырехугольниками разных по площади и размерам, поэтому интенсивность и производительность отделочно-упрочняющей обработки возрастает, расширяются технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру рабочей камеры проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в каждом сечение рабочей камеры, а значит повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что четырехугольники полос, из которых смонтированы секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии рабочей камеры, поэтому степень сжатия потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред возрастает, процесс приготовления кормов интенсифицируется.
Новизна заключается также в том, что рабочая камера изготовлена из секций и подсекций, стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечения рабочей камеры, что усложняет траектории их движения и увеличивает интенсивность отделочно-упрочняющей обработки деталей и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что при работе вибратора, установленного горизонтально (в отличие от аналога - патент №2358620, кл. A23N 17/00, опубл. 20.06.2009, Бюл. №17, у которого вибратор установлен вертикально), потоки обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, совершающие циркуляционное движение внутри рабочей камеры в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии рабочей камеры, получают дополнительное движение от наклоненных друг к другу стенок карманов многоугольной формы всех восьми секций, что расширяет технологические возможности и повышает производительность отделочно-упрочняющей обработки обработки деталей.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображена вибрационная установка для отделочно-упрочняющей обработки деталей, общий вид; на фиг.2 - рабочая камера в форме квадрата, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - одна из четырех секций, выполненная в виде пустотелого кругового сектора, вид сверху; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг.7 - полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг.8 - полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям сгиба; фиг.9 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг.10 - одна из четырех пустотелых прямолинейных секций с карманами многоугольной формы, общий вид; на фиг.11 - разрез В-В на фиг.10; на фиг.12 - полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов многоугольной формы пустотелой прямолинейной секции на фиг.10; на фиг.13 - полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов многоугольной формы; фиг.14 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток.
Вибрационное установка для отделочно-упрочняющей обработки (фиг.1) состоит из рабочей камеры 1, установленной на платформе 2, снабженной вибратором 3. Платформа 2 посредством пружин 4 установлена на основании 5.
Рабочая камера 1 выполнена в виде квадрата (фиг.2) с многоугольной винтовой поверхностью по внутреннему периметру (фиг.3) в виде карманов многоугольной формы и смонтирована из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций 6, 7, 8, 9, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейным секциями 10, 11, 12, 13 (фиг.2).
Секции 6, 7, 8, 9 (фиг.4) с многогранной винтовой поверхностью по их внутреннему периметру изготовлены из подсекций 14 (одна из подсекций на фиг.4 выделена сплошными утолщенными линиями), соединенными между собой известными методами, например, сваркой, клейкой и т.п., с образованием по наружной и внутренней поверхностях винтовых линий (на фиг.4 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 15-16-17-18-19-20-21-22-23) и винтовых поверхностей многоугольной формы в виде различных геометрических фигур с четырьмя и более боковыми сторонами, например, прямоугольник, трапеция, ромб и т.п., в виде (фиг.5) карманов наружной поверхности 24, 25, 26, 27, 28, 29 и карманов внутренней поверхности многоугольной формы 30, 31, 32, 33, 34, 35.
1
2
3
4
5
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16,
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Каждая из подсекций 14 изготовлена в виде кругового сектора (фиг.4, фиг.5) и смонтирована из полосы 36 (фиг.6, фиг.7) на которой размечены прямоугольники, по диагоналям которых расположены линии сгиба, проходящие через точки 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 на расстояниях друг от друга, равных длине стороны геометрической фигуры, например, как на фиг.6 на расстоянии L, L, L. Линии сгиба полосы 36 показаны на фиг.6 утолщенной линией. На полосе 36 размечены также линии обрезки 61 кромок полосы 36, показанных на фиг.6 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 61 участки полосы 36 (на фиг.6 эти участки полосы 36 заштрихованы) отрезаются и полоса 36 приобретает вид, показанный на фиг.7, у которой линии сгиба полосы 36 разные по длине L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L.
Полоса 36 (фиг.7) после обрезки кромок прямоугольников по линиям обрезки 61 сгибается по прямым линиям - линиям сгиба 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, размещенным под углом α к кромкам полосы 36 (фиг.6, фиг.8) с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - т.е. по диагоналям, проходящим через точки 37-60 прямоугольников (фиг.6), параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 14 с многогранной поверхность, как показано на фиг.9. Поперечные кромки 62 и 63 полосы 36 (фиг.6, фиг.7) после сворачивания в кольцо 14 соединяются известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., с образованием подсекции 14 в виде кругового сектора - кольца 14 (фиг.9, фиг.4)
Таким образом, секции 6, 7, 8, 9 (фиг.4, 5) выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями, изменяющимися по диаметру секции с шагом по периметру секции (одна из винтовых линий показана на фиг.4 утолщенной линией 15-16-17-18-19-20-21-22-23 и винтовыми канавками внутри и наружи секций 6, 7, 8, 9 в виде карманов многоугольной формы, под углом к оси секций 6, 7, 8, 9.
Секции 6, 7, 8, 9 (фиг.4, 5) с винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием карманов многоугольной формы могут быть изготовлены и другими способами.
Четыре пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13 (фиг.10, 11) с карманами многоугольной формы, например секция 10, изготовлены, по крайней мере из одной полосы 64, соединенной по продольным кромкам 65 (показаны на фиг.10 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностей винтовых линий (на фиг.10 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 66-67-68-69-70-71-72-73-74-75-76-77) и винтовых поверхностей (фиг.11) прямоугольной формы в виде карманов наружной поверхности 78, 79, 80, 81, 82, 83 и карманов внутренней поверхности 84, 85, 86, 87, 88, 89.
1
2
3
Полоса 64 (фиг.12, 13) согнута по прямым линиям 90 под одинаковыми углами α к продольным кромкам 65 полосы 64, размещенных на расстояниях, равных длине элементам многоугольника карманов, например, для кармана 81 на расстояниях L, L, L.
Полоса 64 после сгиба по прямым линиям (фиг.12, 13) свернута в цилиндрические витки (фиг.14), соединенные друг с другом по продольным кромкам 65 известными методами, например сваркой, в пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13.
Пустотелые прямолинейные секции, например 10, 11, 12, 13, с карманами многоугольной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 6, 7, 8, 9 с карманами многоугольной формы (фиг.2) по линиям стыковки I-I, II-II, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII, VIII-VIII с образованием непрерывной пустотелой рабочей камеры 1 в виде квадрата с карманами многоугольной формы по его внутреннему периметру может быть изготовлена и другими способами.
Вибрационная установка для отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.
Возмущающая сила вибратора 3 через стенки рабочей камеры 1 передается обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред, находящихся внутри рабочей камеры 1. Обрабатываемые детали и частицы рабочих сред под влиянием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии пустотелой рабочей камеры 1 и карманов многоугольной формы по ее периметру. Наличие карманов многоугольной формы по периметру рабочей камеры 1 изменяет направление движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, в результате чего они не только приобретают направленное движение от загрузки к выгрузке, но также образуются зоны сжатия по всей длине пути движения внутри рабочей камеры 1, повышается производительность отделочно-упрочняющей обработки, расширяются технологические возможности.
Частицы рабочих сред и обрабатываемые детали не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, смешиваясь, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению рабочей камеры 1. Так как по длине рабочей камеры 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения рабочих частиц и обрабатываемых деталей, т.е. имеет место повышение производительности отделочно-упрочняющей обработки. Наличие винтовых поверхностей многоугольной формы и винтовых линий по периметру рабочей камеры обеспечивает движение обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред не только в пустотелых прямолинейных секциях рабочей камеры 1, но и в пустотелых секциях, выполненных в виде кругового сектора, что способствует не только усложнению траекторий их движения, но и их перемещению по проходному сечению рабочей камеры 1 от загрузки к выгрузке. При движении обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред по проходному сечению рабочей камеры 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечение рабочей камеры 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности.
Технико-экономические преимущества вибрационной установки для отделочно-упрочняющей обработки возникают за счет выполнения рабочей камеры в виде квадрата, расширение технологических возможностей, увеличения производительности и пути (длины) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в рабочей камере, поверхность которой снабжена однонаправленными винтовыми линиями и винтовыми поверхностями, в виде карманов многоугольной формы, которые и обеспечивают изменение направления движения потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, и расширение технологических возможностей.