Установка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки
INSTALLATION FOR FINISHING-STRIPPING AND HARDENING PROCESSING

Изобретение относится к отделочно-зачистной и упрочняющей обработке деталей в свободной гранулированной среде, и может быть использовано в машиностроении при безразмерной обработке деталей.
Известен галтовочный барабан (а.с. СССР №1310174, кл. В24В 31/02, 1987), содержащий установленный на станине и снабженный приводом вращения барабан со средствами для загрузки и разгрузки деталей, выполненный из секций, оси которых параллельны и совпадают с осью вращения и смонтированы в виде трех многогранников, три грани которых - многоугольники, 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 сложность изготовления, недостаточные технологические возможности, недостаточная производительность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отделочно-упрочняющей обработки (патент РФ №2542222, кл. В24В 31/02, опубл. 20.02.2015), содержащее упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с приводом, выполненное в виде наклонно установленного относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка барабана у средства для загрузки выполнена плоской и смонтирована под углом к оси вращения барабана, а торцевая стенка барабана у средства для разгрузки размещена перпендикулярно к оси вращения барабана и выполнена конической формы, при этом по всей длине барабана, смонтирована цилиндрическая пружина волнообразной формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения барабана, которая оборудована устройством для изменения шага витков за счет ее растяжения или сжатия.
Недостатками известного устройства для отделочно-упрочняющей обработки являются недостаточные технологические возможности и недостаточная производительность.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей и повышение производительности.
Техническое решение достигается тем, что в установке для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки, содержащем упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с торцевыми стенками эллиптической формы наклонно установленный относительно горизонта и приводом, барабан выполнен в виде комбинированного винтового ротора, снабженного по внутреннему периметру винтовыми карманами треугольной формы и по наружному периметру выполненным с чередующимися винтовыми выступами треугольной формы, установлен под острым углом α к оси его вращения, при этом, плоские торцевые стенки комбинированного винтового ротора, смонтированы под острым углом β одна к другой и под разными острыми углами ψ и ϕ к горизонтальной оси вращения комбинированного винтового ротора, повернуты относительно оси вращения и друг друга на угол ω и изготовлены по периметру с образующими в виде чередующихся выступов треугольной формы, соответствующие форме и размерам чередующихся выступов треугольной формы наружного периметра поверхности комбинированного винтового ротора, причем комбинированный винтовой ротор со средством для загрузки смонтирован на платформе и снабжен загрузочной и разгрузочной цапфами конической формы с жестко закрепленными по их внутренним диаметрам витками квадратного сечения.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции установки для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки.
Новизна заключается в том, что барабан выполнен в виде комбинированного винтового ротора, снабженного по внутреннему периметру винтовыми карманами треугольной формы и по наружному периметру выполненным с чередующими винтовыми выступами треугольной формы, что повышает производительность обработки, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что комбинированный винтовой ротор установлен под острым углом α к оси его вращения, при этом, плоские торцевые стенки комбинированного винтового ротора, смонтированы под острым углом β одна к другой и под разными острыми углами ψ и ϕ к горизонтальной оси вращения комбинированного винтового ротора, повернуты относительно оси вращения и друг друга на угол ω и снабжены по периметру образующими, в виде чередующихся выступов треугольной формы, соответствующие форме и размерам чередующихся выступов треугольной формы наружного периметра поверхности комбинированного винтового ротора, причем комбинированный винтовой ротор со средством для загрузки смонтирован на платформе, что создает колебания за счет дисбаланса масс загрузки (обрабатываемые детали и рабочие тела) и масс самого комбинированного винтового ротора, имеющего ось вращения, которая не совпадает с его осью, придает и обеспечивает одновременное воздействие этих колебаний на обрабатываемые детали и рабочие тела в трех взаимно перпендикулярных направлениях, усиливает влияние колебаний всего установки для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки на процесс отделочно-зачистной и упрочняющей обработки, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна заключается также в том, что в установке для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки как таковом отсутствует вибратор, а колебания генерируется и придаются обрабатываемым деталям и рабочим телам за счет дисбаланса их масс и массы самого наклонного комбинированного винтового ротора, имеющего ось вращения, которая не совпадает с осью комбинированного винтового ротора, а также наложениями на эти колебаний движения масс загрузки внутри комбинированного винтового ротора при его вращении и перемещении масс загрузки по винтовым образующим комбинированного винтового ротора, а также движениям масс загрузки за счет треугольной формы поверхности, относительно которой перемещаются массы загрузки. Такое совместно воздействие разных по частоте и амплитуде колебаний повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что комбинированный винтовой ротор снабжен загрузочной и разгрузочной цапфами конической формы с жестко закрепленными внутри них витками квадратного сечения, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения комбинированного винтового ротора и движущихся внутри обрабатываемых деталей и рабочих тел по винтовым линиям и по внутренней поверхности с впадинами и выступами треугольной формы и совмещение с этим движением колебаний платформы с закрепленным на ней комбинированным винтовым ротором и средством для загрузки, придает им сложное пространственное движение, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности комбинированного винтового ротора в каждом его элементе поперечного сечения по его длине, смещены относительно его оси вращения, что нарушает не только стационарность движения обрабатываемых деталей и рабочих тел, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний комбинированного винтового ротора совместно с платформой.
Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения комбинированного винтового ротора и движущихся внутри него с низкочастотными колебаниями с большой амплитудой обрабатываемых деталей и рабочих тел и совмещение с этими движениями колебаний платформы с закрепленным на ней комбинированным винтовым ротором, а также высокочастотных колебаний с малой амплитудой, создаваемых неровностями, впадинами и выступами треугольной формы внутренней поверхности комбинированного винтового ротора, придает обрабатываемым деталям и рабочим телам сложное пространственное движение, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - комбинированный винтовой ротор с загрузочной и разгрузочной цапфами конической формы, общий вид; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - комбинированный винтовой ротор, наглядное изображение.
На фиг. 1 и фиг. 2 показан установка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки, состоящий из комбинированного винтового ротора 1, средства для загрузки 2, средства для выгрузки 3 обработанных деталей, средства для выгрузки отходов производства 4 (облой, окалина, заусенцы). Привод на рисунке 2 не показан. В комбинированном винтовом роторе 1 к торцевым стенкам прикреплены цапфы 5 и 6, что обеспечивает возможность его вращения в подшипниковых опорах 7 и 8. Для создания условий бесперебойной подачи внутрь комбинированного винтового ротора 1 предметов обработки, носок 9 введен в отверстие цапфы 5. Средство для загрузки 2, подшипниковые опоры 7 и 8, вместе с комбинированным винтовым ротором 1 закреплены на платформе 10, которая с помощью четырех пружин 11 упруго закреплена на основании 12. Регулировка скорости продольного перемещения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред от загрузки к выгрузке может быть осуществлена приспособлением (на фиг. 1 и фиг. 2 не показано), которое регулирует угол наклона оси вращения комбинированного винтового ротора 1 относительно горизонта. В загрузочной цапфе 5 и разгрузочной цапфе 6 закреплены витки конических пружин 13 и 14 с квадратным сечением витков.
1
1
2
2
Комбинированный винтовой ротор 1 (фиг. 3) выполнен в виде винтового наклонного усеченного конуса с винтовой боковой поверхностью треугольной формы по его периметру, с плоскими основаниями в виде торцевых щек эллиптической формы 15 и 16, смонтированными под острым углом β одна к другой и под разными острыми углами ψ и ϕ к оси вращения комбинированного винтового ротора, при этом комбинированный винтовой ротор 1 установлен под острым углом α к оси его вращения и снабжен загрузочной и разгрузочной цапфами 5 и 6 конической формы с уклоном в сторону выгрузки и жестко закрепленными по их внутренним диаметрам коническими пружинами 13 и 14, с витками квадратного сечения и уклоном в сторону выгрузки, причем большие оси i-i и i-i (фиг. 4) торцевых щек 15 и 16 комбинированного винтового ротора 1 повернуты относительно друг друга на острый угол ω, при этом треугольная боковая поверхность по его периметру сгибается с образованием винтовых поверхностей. По периметру выгрузной цапфы 6 выполнены отверстия 17, позволяющие отделять в средство для отходов 4 отходы производства (заусенцы, облой, окалину) от обработанных деталей, которые выгружаются в емкость 3.
Установка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки работает следующим образом.
При вращении комбинированного винтового ротора 1 обрабатываемые детали, совместно с частицами рабочих сред (массы загрузки), непрерывным потоком посредством средства для загрузки 4 загружаются внутрь конической загрузочной цапфы 2 и с помощью витков прямоугольного сечения 13 загружаются во вращающийся барабан 1. При вращении винтового комбинированного ротора 1 массы загрузки совершают движение по различным эллиптическим траекториям, так как центры симметрии внутренней поверхности комбинированного ротора 1 в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения комбинированного ротора 1, что нарушает не только скорость и направление движения масс загрузки, но и способствует созданию эксцентриситета и массам загрузки сообщаются низкочастотные колебания с большой амплитудой. Этому способствуют винтовая треугольная боковая поверхность по периметру комбинированного винтового ротора 1 и карманы треугольной формы по внутреннему периметру комбинированного винтового ротора 1, которые захватывают порции масс загрузки при его вращении, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки комбинированного ротора 1, навстречу вращающейся винтовой треугольной боковой поверхности комбинированного винтового ротора 1 и карманам треугольной формы по периметру комбинированного винтового ротора 1, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, что повышает производительность и расширяет технологические возможности. При этом за счет дебаланса масс комбинированного ротора 1 и размещенных внутри него обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, массы средства для загрузки 2 платформы 9, а также массы платформы 10, упруго установленных на станине 11 создаются высокочастотные колебания с малой амплитудой. Поэтому совместное воздействие высокочастотных колебаний на массы загрузки с малой амплитудой и низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушения скорости и направления движения масс загрузки, в том числе под воздействием криволинейности винтовых канавок треугольной формы по внутреннему периметру комбинированного винтового ротора 1, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Таким образом, массы загрузки движутся по эллиптическим траекториям, а в горизонтальной плоскости движутся возвратно-поступательно. При этом на эти движения налагаются движения за счет низкочастотных колебаний, возбуждаемых асимметричным положением комбинированного винтового ротора 1 и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а также чередующимися выступами и впадинами волнообразной боковой поверхности комбинированного винтового ротора 1. В результате, поток движущихся деталей и частиц рабочих сред не стационарен, а размеры и расположение активного их смешивания заметно меняются за время одного оборота комбинированного винтового ротора 1. В результате нарушения упорядоченности процесса движения масс загрузки, их движение становится более активным, ликвидируются зоны малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений потоков масс загрузки (обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред) между собой и со стенками комбинированного винтового ротора 1, а также торцевыми стенками 15 и 16, что обеспечивает повышение производительности обработки и расширение технологических возможностей. Процесс не стационарности движения масс загрузки усугубляется расположением торцевых стенок 15 и 16, большие оси эллипсов которых повернуты относительно друг друга на острый угол ω, что существенно меняет направление движения масс загрузки вдоль оси вращения комбинированного винтового ротора 1 и создает зоны различного давления торцевых стенок 15 и 16 на обрабатываемые детали и частицы рабочих сред. Поэтому массы загрузки имеют возможность, под воздействием геометрического уклона комбинированного винтового ротора 1 и разности давления торцевых стенок 15 и 16 друг к другу и к оси вращения комбинированного винтового ротора 1, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке. Усложнению траекторий перемещения масс загрузки способствуют витки пружин 13 и 14 конусной формы и карманы треугольной формы по внутреннему периметру комбинированного винтового ротора 1, которые захватывают порции масс загрузки при вращении комбинированного винтового ротора 1, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки комбинированного винтового ротора 1, навстречу вращающимся карманам треугольной формы по периметру комбинированного ротора 1, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Скорость перемещения масс загрузки от загрузки к выгрузке можно менять регулированием угла наклона всего установки для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки.
Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет того что барабан выполнен в виде комбинированного винтового ротора, снабженного по внутреннему периметру винтовыми карманами треугольной формы и по наружному периметру выполненным с чередующимися винтовыми выступами треугольной формы, установлен под острым углом α к оси его вращения, при этом, плоские торцевые стенки комбинированного винтового ротора, смонтированы под острым углом β одна к другой и под разными острыми углами ψ и ϕ к горизонтальной оси вращения комбинированного винтового ротора, повернуты относительно оси вращения и друг друга на угол ω и изготовлены по периметру с образующими в виде чередующихся выступов треугольной формы, соответствующие форме и размерам чередующихся выступов треугольной формы наружного периметра поверхности комбинированного винтового ротора, причем комбинированный винтовой ротор со средством для загрузки смонтирован на платформе и снабжен загрузочной и разгрузочной цапфами конической формы с жестко закрепленными по их внутренним диаметрам витками квадратного сечения, что позволяет повысить производительность, расширить технологические возможности за счет одновременного воздействия на массы загрузки высокочастотных колебаний с малой амплитудой и низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушения скорости и направления движение масс загрузки при их встрече с карманами треугольной формы, расположенными по винтовым линиям по внутреннему периметру комбинированного винтового ротора.