ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ
VIBRATION DEVICE FOR FINISHING AND HARDENING PROCESSING

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 разных 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 ломаных винтовых линий и винтовых поверхностей.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является виброустановка с объемным движением рабочей камеры (патент РФ №2460624, кл. B24B 31/073, опубл. 10.09.2012, бюл. №25), содержащая упруго установленную на основании тороидальную рабочую камеру с вибратором, выполненную в виде тора с образованием по его наружному и внутреннему периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, при этом рабочая камера изготовлена из секций, каждая из которых выполнена в виде кругового сектора, смонтированного из полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба, расположенных на полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными на полосе попеременно и параллельно друг другу, при этом полоса свернута в кольцо с многогранной поверхностью, а секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелой рабочей камеры с образованием по его периметру наружной и внутренней поверхностей многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий.
Недостатком известной виброустановки с объемным движением 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 решением задачи является расширение технологических возможностей, увеличениепроизводительности и пути (длины) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в рабочей камере.
Техническое решение достигается тем, что в вибрационном устройстве для отделочно-упрочняющей обработки,содержащей упруго установленную на основании, снабженную приводом рабочую камеру, рабочая камера выполнена пустотелой в виде квадрата, с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, и смонтирована из жестко соединенных, поочередно друг с другом, четырех пустотелых секций, выполненных в виде пустотелого кругового сектора, с четырьмя пустотелыми прямолинейными секциями, причем четыре секции, выполненные в виде пустотелого кругового сектора, смонтированы из подсекций, каждая из которых изготовлена из полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба,расположенных на полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными на полосе попеременно и параллельно друг другу и свернутой в кольцо в виде подсекций, а подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием пустотелого кругового сектора, с многозаходными винтовыми поверхностями треугольной формы и однонаправленными многозаходными винтовыми линиями, а четыре пустотелые прямолинейные секции изготовлены, по меньшей мере из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, при этом полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по внутренней поверхности винтовых ломаных карманов треугольной формы, а по наружной поверхности - однонаправленных ломаных винтовых линий.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого вибрационного устройства для отделочно-упрочняющей обработки.
1
2
2
1
Новизна заключается в том, что рабочая камера выполнена пустотелой в виде квадрата с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многохзаходных винтовых линий, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах по занимаемой площади вибрационной установки с рабочей камерой, выполненной в виде тора, 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 технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в квадратной рабочей камере.
Новизна усматривается в том, что карманы рабочей камеры выполнены треугольной формы по меньшей мере из одной полосы, что расширяет 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 сечении 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 сечению рабочей камеры, что усложняет траектории их движения и увеличивает интенсивность отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что при работе вибратора, установленного горизонтально (в отличие от аналога - патент РФ №2460624, кл. B24B 31/073, опубл. 10.09.2012, бюл. №25, у которого вибратор установлен вертикально), обрабатываемые детали и частицы 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 треугольной формы всех восьми секций, что расширяет технологические возможности и повышает производительность отделочно-упрочняющей обработки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображено вибрационное устройство для отделочно-упрочняющей обработки, 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 треугольной 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 треугольной формы пустотелой прямолинейной секции на фиг.10; на фиг.13 - полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов треугольной формы; фиг.14 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток.
Вибрационное устройство 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 пустотелой, в виде квадрата (фиг.2), с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы, а также однонаправленных многозаходных винтовых линий 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 (например, на фиг.4 показана секция 6) выполнены в виде пустотелого кругового сектора и смонтированы из подсекций 14 (одна из подсекций 14 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 15-16-17-18-19-20-21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31) и винтовых поверхностей треугольной формы (фиг.5) в виде карманов треугольной формы по внутренней поверхности и наружной поверхности.
1
2
3
4
5
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Каждая из подсекций 14 изготовлена в виде кругового сектора (фиг.4, фиг.5) и смонтирована из полосы 32, на которой размечены прямоугольники 33, по диагоналям которых расположены линии сгиба 34 на равных расстояниях друг от друга, эти диагонали - линия сгиба полосы 32 показана на фиг.6 утолщенной линией 33. На полосе 32 размечены также линии обрезки 35 кромок полосы 32, показанных на фиг.6 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 35 участки полосы 32 (на фиг.6 эти участки полосы 32 заштрихованы) отрезаются, и полоса 32 приобретает вид, показанный на фиг.7, у которой линии сгиба 34 полосы 32 разные по длине L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L. Полоса 32 (фиг.8) после обрезки кромок прямоугольников 33 по линии обрезки 35 сгибается попеременно в разные стороны по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы 32 с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - т.е. по диагоналям 34 квадратов 33, параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 14, как показано на фиг.9. Кромки 36 и 37 полосы 32 после сворачивания в кольцо 14 соединяются известными методами, например, сваркой, пайкой и т.д., с образованием подсекции 14 в виде кругового сектора.
Таким образом, секции 6, 7, 8, 9 (фиг.1, 2, 3) выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями по периметру (одна из винтовых линий показана фиг.3 утолщенной линией 15-16-17-18-19-20-21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31) и винтовыми канавками внутри секций в виде карманов треугольной формы под углом к оси секций.
Секции 6, 7, 8, 9 (фиг.3) пустотелые с образованием по их наружной и внутренней поверхностям многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий могут быть изготовлены и иным способом.
Четыре пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13 (фиг.10, фиг.11) с карманами треугольной формы, например секция 10, изготовлены, по крайней мере, из одной полосы 38, согнутой по прямым линиям 59, размещенным на равном расстоянии «L» друг от друга и под одинаковыми углами α к кромкам 39 и 40 полосы 38 с образованием одинаковых параллелограммов 41 и 42, расположенных попеременно в противоположные стороны (фиг.12, фиг.13).
Полоса 38 после сгиба по прямым линиям 59 свернута в цилиндрические витки (фиг.14), соединенные друг с другом по продольным кромкам 39 (фиг.10) известными методами, например сваркой. На фиг.10 линия соединения продольных кромок витков полосы 38 показаны штрихпунктирной линией с двумя точками 39 с образованием по наружной поверхности однонаправленных, ломаных винтовых линий, а по внутренней поверхности карманов треугольной формы (на фиг.10 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 40-41-42-43-44-45-46-47-48-49-50-51) и винтовых поверхностей (фиг.11) треугольной формы в виде карманов внутренней поверхности 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58.
Пустотелые прямолинейные секции, например 10, 11, 12, 13, с карманами треугольной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 6, 7, 8, 9 с карманами треугольной 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 треугольной формы по его внутреннему периметру.
Вибрационное устройство для отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.
Возмущающая сила вибратора 3 через стенки рабочей камеры 1 передается обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред, находящимся 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 треугольной формы по ее периметру. Наличие карманов треугольной 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 треугольной 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 сечении рабочей камеры 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности.
Технико-экономические преимущества вибрационного устройства 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 треугольной формы, которые и обеспечивают изменение направления движения потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред и расширение технологических возможностей.