УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-ЗАЧИСТНОЙ ОБРАБОТКИ
DEVICE FOR FINISHING AND GRINDING PROCESSING

Изобретение относится к машино- и приборостроению, может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей в свободно гранулированной абразивной среде.
Известен галтовочный барабан (а.с. №1310174, кл. В24В 31/02, опубликован в БИ №18. 1987 г.), выполненный в виде вращающейся винтовой колонны, условно цилиндрической формы, состоящий из одинаковых по размерам и форме секций, каждая из которых смонтирована из трех многогранников, три грани которых - четырехугольники, а две другие - треугольники, соединенные боковыми четырехугольными гранями так, что одноименные ребра треугольных граней соседних многоугольников расположены под углом 90°.
Недостатком известного галтовочного барабана является недостаточная интенсивность галтовки и ограниченные технические возможности ввиду недостаточной интенсивности смешивания, а также необходимости создания наклона всего галтовочного барабана для перемещения обрабатываемых деталей и рабочих сред от загрузки к выгрузке.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для галтовки (а.с. №1484632, кл. В24В 31/02, 1989 г.), содержащее установленный на станине и снабженный приводом галтовочный барабан, собранный из одинаковых секций, каждая из которых смонтирована из одинаковых по размеру и площади равносторонних треугольников, причем по меньшей мере четыре ребра которых сходятся в одной точке - вершине секции, с образованием по периметру барабана многогранной поверхности условно цилиндрической формы.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технические возможности ввиду недостаточной интенсивности смешивания, а также необходимости создания наклона всего галтовочного барабана для перемещения обрабатываемых деталей и рабочих сред от загрузки к выгрузке.
Техническим решением является повышение эффективности обработки и расширение технологических возможностей.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для отделочно-зачистной обработки деталей, содержащем установленный на станине с приводом и средствами для загрузки и выгрузки деталей галтовочный барабан, выполненный в виде многосекционного винтового барабана, галтовочный барабан смонтирован из секций, поочередно соединенных друг с другом по длине галтовочного барабана своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников, каждая из секций собрана из двух подсекций, первая подсекция по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных треугольников, основания которых больше основания первых четырех равнобедренных треугольников с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, а вторая подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных треугольников первой подсекции с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников с углом при вершине 90° с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции, при этом подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников и по всей длине галтовочного барабана смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков и с направлением витков, противоположным направлению вращения галтовочного барабана, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции устройства для отделочно-зачистной обработки.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений галтовочного барабана изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц абразивных сред и обрабатываемых деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря взаимонаправленным ломанным винтовым линиям векторы скорости движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру галтовочного барабана образованы ломанные винтовые поверхности по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков частиц абразивных сред и обрабатываемых деталей внутри галтовочного барабана, повышение интенсивности обработки, расширение технологических возможностей.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного сечения галтовочного барабана по длине увеличивается от загрузки к выгрузке за счет условно конической формы галтовочного барабана, что не только интенсифицирует процесс смешивания, так как нарушает стационарность движения потоков масс рабочих сред и деталей, изменяя амплитуду колебаний по мере перемещения обрабатываемых деталей от загрузки к выгрузке, но и обеспечивает их движение в осевом направлении.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине галтовочного барабана смонтирована пружина конической формы с прямоугольным сечением витков, и с направлением витков, противоположным направлению вращения галтовочного барабана, которая обеспечивает не только перемещение частиц сыпучих материалов в радиальном направлении, противоположном направлению уклона конического барабана, но и способствует интенсификации процесса отделочно-зачистной обработки за счет того, что частицы материалов, совершающих циркуляционное движение внутри галтовочного барабана в плоскостях, перпендикулярных ее оси симметрии, встречаясь с витками прямоугольной формы конической пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии барабана, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и с перфорированными стенками барабана, расширяют технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине барабана пружина конической формы с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц сыпучих материалов и изменять скорости перемещения обрабатываемых деталей от загрузки к выгрузке, расширять технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что направление витков, пружины конической формы с прямоугольным сечением витков противоположно направлению вращения барабана, что обеспечивает создание противонаправленных потоков движения частиц сыпучих материалов, увеличивает интенсивность обработки, расширяет технологические возможность.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид устройства для непрерывной отделочно-зачистной обработки; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - галтовочный барабан, вид спереди; на фиг.4 - вид Б на фиг.3; на фиг.5 - вид В на фиг.4; на фиг.6 - первая подсекция, наглядное изображение; на фиг.7 - вторая подсекция, наглядное изображение, на фиг.8 - схема сборки секции из двух подсекций, наглядное изображение, на фиг.9 - схема сборки секций друг с другом в винтовой барабан.
Устройство состоит из станины 1, выполненной в виде сварной рамы. На станине закреплен привод главного движения, состоящий из электродвигателя 2, редуктора 3 и четырех роликовых опор 4. Галтовочный барабан 5 снабжен двумя ободами 6 и 7, которые опираются на роликовые с ребордами опоры 4.
На станине 1 смонтировано средство для загрузки 8 и разгрузки 9, а также бункер 10 для отходов. Над бункером 10 в галтовочном барабане 5 выполнены отверстия 11 для удаления отходов (облой, металл заусенцев, окалина и т.п.). Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц сыпучих материалов внутри барабана 5 смонтирована пружина 12 конической формы с плоским сечением витков, с направлением витков, противоположным направлению вращения барабана 5. Пружина 12 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 12 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 12 может производиться в процессе отоделочно-зачистной обработки. Пружина 12 закреплена внутри галтовочного барабана 5 и крепится с одной стороны к загрузочному устройству 8, а с другой стороны к стойке 13, которая в свою очередь крепится на станине 1. Устройство для изменения шага витков пружины 12 на чертежах не показано.
Галтовочный барабан 5 (фиг.3, фиг.4, фиг.5) смонтирован из секций 14, поочередно соединенных друг с другом своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Каждая из секций собрана из двух подсекций 15 и 16.
Первая подсекция 15 (фиг.6) по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников 17, поочередно соединенных по периметру подсекции 15 своими боковыми сторонами с боковыми сторонами одинаковых четырех вторых равнобедренных треугольников 18, основания 19 которых больше оснований 20 первых равнобедренных треугольников 17. По торцам подсекции 15 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 21 и большое торцевое отверстие в виде многоугольника 22.
Вторая подсекция 16 (фиг.7) смонтирована по периметру из не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников 23, боковые стороны которых равны основанию 19 вторых равнобедренных треугольников 18 первой подсекции 15, поочередно соединенных по периметру своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников 24 с углом при вершине 90°. По торцам подсекции 16 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 25 и большое торцевое отверстие в виде многогранника 26.
В подсекцию 15 и 16 монтируют (фиг.8) сторонами большого торцевого отверстия 22 с сторонами малого торцевого отверстия 25 подсекции 16.
Галтовочный барабан 5 монтируется (фиг.9) путем присоединения большого торцевого отверстия в виде многранника 26 первой секции 14 к малому торцевому отверстию 25 второй секции 14. Секции 14 первая, вторая и последующие одинаковы по форме и сборке, но разные по размерам. Таким образом, монтируется галтовочный барабан 5 с образованием многозаходного винтового барабана 5 условно конической формы с взаимонаправленными ломанными винтовыми линиями.
Например, на фиг.3 одна из правых ломанных винтовых линий показана утолщенной линией 27-28-29-30-31 и одна из левых ломанных винтовых линий показана утолщенной линией 32-33-29-34-35.
Ломанные винтовые линии образуют по внутреннему периметру галтовочного барабана 5 ломанные винтовые поверхности, состоящие из граней в виде равносторонних и равнобедренных треугольников 17 и 18 первой подсекции 15 и равносторонних треугольников 23 и равнобедренных треугольников 24 второй подсекции 16.
Винтовые линии по наружной поверхности галтовочного барабана 5 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности.
Так как подсекция 15 имеет малое торцевое отверстие 21 и большое торцевое отверстие 22 и подсекции 16 имеет малое торцевое отверстие 25 и большое торцевое отверстие 26, то секции 14 имеют переменное продольное и переменное проходное сечения по всей длине созданного в результате сборки условно конической формы галтовочного барабана 5.
По всей длине галтовочного барабана 5 смонтирована пружина конической формы 12 с прямоугольным сечением витков, и с направлением витков, противоположным направлению вращения галтовочного барабана 5, которая обеспечивает не только перемещение частиц сыпучих материалов в радиальном направлении в противоположном направлении уклона конического галтовочного барабана 5, но и способствует интенсификации процесса обработки за счет того, что частицы абразивных сред и обрабатываемые детали, совершающие циркуляционное движение внутри галтовочного барабана 5 в плоскостях, перпендикулярных ее оси симметрии, встречаясь с витками прямоугольной формы конической пружины 12, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии барабана 5, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и с перфорированными стенками галтовочного барабана 5, расширяют технологические возможности.
Предлагаемое устройство для отделочно-зачистной обработки работает следующим образом.
В вращающийся барабан 5 устройства для отделочно-зачистной обработки через средство для загрузки 8 беспрерывно загружаются рабочая среда и подлежащие обработке детали. При вращении галтовочного барабана 5 рабочая среда и обрабатываемые детали совершают движение по винтовым канавкам и выгружаются из барабана 5 в средство для разгрузки 9. Отходы обработки (облой, материал заусенцев, окалина) через отверстия 11 выводятся из барабана 5 в бункер отходов 10.
При вращении галтовочного барабана 5 частицы абразивных сред и обрабатываемые детали захватываются гранями внутренней винтовой поверхности и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавщегося угла естественного откоса частицы абразивных сред и обрабатываемые детали движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося галтовочного барабана 5 и перемещаются в сторону выгрузки. Так как ломанная внутренняя поверхность галтовочного барабана 5 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций обрабатываемых деталей и абразивных материалов, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность галтовочного барабана 5 смонтирована из разных по форме равносторонних и равнобедренных треугольников, которые расположены под разными углами не только друг к другу, но и к оси вращения галтовочного барабана 5, то каждая порция частиц абразивных материалов и обрабатываемых деталей перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс взаимодействия абразивных материалов и обрабатываемых деталей друг с другом и со стенками галтовочного барабана 5, повышает интенсивность отделочно-зачистной обработки деталей и расширяет технологические возможности. Так как из-за ломанной формы внутренней поверхности галтовочного барабана 5 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц абразивных материалов и обрабатываемых деталей, то каждая абразивная частица и обрабатываемая деталь движутся по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва их от стенок галтовочного барабана 5, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса обработки деталей.
Скорость движения обрабатываемых деталей определяется не только конусностью условно конической формы галтовочного барабана 5, но и величиной шага пружины 12, витки которой противоположны вращению винтового барабана 5.
Технико-экономическое преимущество возникает за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений абразивных частиц и обрабатываемых деталей, повышения интенсивности их смешивания и переориентации, а также увеличения скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия абразивных частиц и обрабатываемых деталей друг с другом и со стенками галтовочного барабана 5, повышает производительность, расширяет технологические возможности.