УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ
DEVICE FOR FINISHING 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. B24B 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, соединенных боковыми четырехугольными гранями так, что одноименные ребра треугольных граней соседних многоугольников расположены под углом 90°.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (патент РФ №2478462, кл. B24B 31/02. 2013) устройство для галтовки, содержащее установленный на станине и снабженный приводом галтовочный барабан со средствами для загрузки и выгрузки деталей, выполненный бочкообразной формы из секций, смонтированных по длине барабана, сначала от средства для загрузки до середины барабана из поочередно соединенных одной равносторонней трапеции, двух одинаковых неравносторонних трапеций и второй, меньшей по высоте, чем первая, равносторонней трапеции, нижние основания которых равны друг другу у каждой из трапеций и меньше верхних оснований, тоже равных между собой у всех четырех трапеций, с образованием по торцам секций квадрата, при этом квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 180°, причем каждая присоединенная секция имеет стороны квадрата нижнего основания равные сторонам квадрата верхнего основания предыдущей секции, а после середины барабана до средства для выгрузки секции смонтированы из поочередно соединенных одной равносторонней трапеции, двух одинаковых неравносторонних трапеций и второй, меньшей по высоте, чем первая, равносторонней трапеции, нижние основания которых равны друг другу у каждой из трапеций и больше верхних оснований, тоже равных между собой у всех четырех трапеций, с образованием по торцам секций квадрата, при этом квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 180°, причем каждая присоединенная секция имеет стороны квадрата нижнего основания равные сторонам квадрата верхнего основания предыдущей секции, при этом галтовочный барабан со средствами для загрузки и выгрузки деталей размещены на станине посредством введенной в установку рамы с пневмобаллонами.
Недостатком известного устройства является сложность изготовления и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей и упрощение изготовления.
Техническое решение достигается тем, что в устройстве для отделочно-упрочняющей обработки, содержащем снабженный приводом барабан со средствами для загрузки и выгрузки, установленный упруго на станине, барабан выполнен в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка у загрузочного приспособления выполнена плоской и смонтирована под углом к оси вращения барабана, а торцевая стенка у разгрузочного приспособления 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 путем ее растяжения или сжатия.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне устройства для отделочно-упрочняющей обработки.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что барабан по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс отделочно-упрочняющей обработки.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана и выполнение его в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка у загрузочного приспособления выполнена плоской и смонтирована под углом к оси вращения барабана, а торцевая стенка у разгрузочного приспособления размещена перпендикулярно к оси вращения барабана и выполнена конической формы, нарушает стационарность движения деталей и рабочих сред, повышает производительность, расширяет технологические возможности, упрощает изготовление.
Новизна заключается в том, что в результате выполнения барабана в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка у загрузочного приспособления выполнена плоской и смонтирована под углом к оси вращения барабана, а торцевая стенка у разгрузочного приспособления размещена перпендикулярно к оси вращения барабана и выполнена конической формы, обрабатываемые детали и частицы рабочих сред совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как поверхность барабана выполнена в виде наклонного цилиндра, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность и эффективность отделочно-упрочняющей обработки, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине барабана смонтирована цилиндрическая пружина волнообразной формы с прямоугольным сечением витков, и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения барабана, которая обеспечивает не только перемещение обрабатываемых материалов и частиц рабочих сред в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса отделочно-упрочняющей обработки за счет того, что обрабатываемые детали и частицы рабочих сред, совершающих циркуляционное движение внутри барабана в плоскостях, перпендикулярных его оси симметрии, встречаясь с витками прямоугольной формы пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии поверхности барабана, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и со стенками поверхности барабана, расширяют технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине барабана пружина волнообразной формы с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред и изменять скорости перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что направление витков цилиндрической пружины с прямоугольным сечением витков совпадает с направлением вращения барабана, что обеспечивает транспортировку деталей от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности барабана в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения барабана, что нарушает стационарность движения обрабатываемых деталей и рабочих сред (масс загрузки) и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что, так как положение поперечного сечения барабана вместе с расположенными в них обрабатываемыми деталями и рабочими средами меняется относительно друг друга и меняется расстояние этих масс загрузки относительно оси вращения барабана, то имеет место интенсификация обработки.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что расширяются технологические возможности за счет придания обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред сложного пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, возбуждаемых за счет геометрии барабана при ассиметричном движении масс загрузки в результате нарушения стационарности движения их потоков геометрической формой барабана, их взаимным расположением относительно друг другу и к оси вращения.
Новизна обусловлена тем, что, так как форма и размеры проходного сечения барабана по его длине меняется от загрузки к выгрузке, то интенсифицируется процесс их контактирований, увеличивается не только активность взаимодействия частиц обрабатываемых деталей и рабочими средами друг с другом и со стенками барабана, но и изменяется частота их взаимодействия и амплитуда движения друг с другом, в результате увеличиваются технологические возможности устройства для отделочно-упрочняющей обработки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для отделочно-упрочняющей обработки, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 на фиг.3 изображен барабан с загрузочной и разгрузочной втулками, общий вид; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - барабан, пространственное изображение; фиг.6 - торцевая стенка барабана конической формы.
Устройства для отделочно-упрочняющей обработки (фиг.1, 2) состоит из барабана 1, средства для загрузки 2, средства для разгрузки 3 и привода (не показан). Барабан 1 снабжен загрузочной втулкой 4 и разгрузочной втулкой 5 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного приспособления 2 входит в отверстие втулки 4 барабана 1. Загрузочное приспособление 2, подшипниковые опоры 6 и 7, со смонтированном в них барабаном 1, закреплены на раме 9. Рама 9 размещена на четырех пневмобаллонах 10, которые закреплены на станине 11. По всей длине барабана 1 смонтирована цилиндрическая пружина 12 волнообразной формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения барабана 1, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, которое на чертежах не показано.
Барабан 1 (фиг.3, 4, 5) выполнен в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси цилиндра 13 с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка 14 у загрузочной втулки 4 выполнена плоской и смонтирована под углом α к оси вращения барабана, а торцевая стенка 15 у разгрузочной втулки 5 размещена под углом β к оси вращения барабана и выполнена конической формы, при этом угол β не равен углу α.
Устройство для отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.
Барабан 1 через средство для загрузки 2 заполняется непрерывным потоком обрабатываемыми детали при галтовке или обрабатываемым деталями и частицами рабочих сред (массы загрузки). При вращении барабана 1 обрабатываемым массам загрузки сообщается сложное пространственное движение с наложением колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, возбуждаемых за счет геометрии барабана 1 при асимметричном движении масс загрузки и возникновения дебаланса в результате нарушения стационарности движения потоков масс загрузки геометрической формой барабана. При этом, центры симметрии внутренней поверхности барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения, что нарушает стационарность движения масс загрузки. Благодаря одновременному воздействию сложного пространственного движения масс загрузки и низкочастотным их колебаниям повышается смешиваемость обрабатываемых деталей, их интенсивность взаимодействия между собой и со стенками барабана 1. Такое конструктивное оформление вращающегося барабана позволяет обеспечить последовательное уплотнение и разрежение масс загрузки, а также продвижение их от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности и повышает эффективность, и так как барабан 1 выполнен наклонным и торцевыми стенками, расположенными под разными углами к оси вращения, то увеличивается его эксцентриситет относительно оси вращения, что обеспечивает, без виброактиватора, возбуждение колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях подвешенной на баллонах рамы с вращающимся барабаном 1, которые передаются перемещающимся от загрузки к выгрузки обрабатываемым деталям и частицам абразивных сред, что обеспечивает повышение интенсивности отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности. Причем, так как центры симметрии внутренней поверхности барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения по длине смещены относительно оси вращения, то нарушается стационарность движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, расширяются технологические возможности. Обработанные детали и частицы рабочих сред через втулку 5 выгружаются в разгрузочное приспособление 3.
Таким образом, обрабатываемые детали и частицы рабочих сред (фиг.1, фиг.2) подаются через загрузочное приспособление 2, носок 8 внутрь вращающегося барабана 1, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине барабана 1 в каждом поперечном сечении, при этом массы загрузки совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как барабан 1 выполнен в виде наклонного цилиндра, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное. В результате, поток движущихся масс загрузки грохоти нестационарен, а размеры и расположение активного движения и обработки деталей заметно меняются за время одного оборота барабана 1. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения масс загрузки, движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений рабочих частиц и обрабатываемых деталей между собой и со стенками барабана 1, а также с торцевыми стенками 14 и 15, что повышает эффективность обработки. Процесс нестационарности движения частиц масс загрузки усугубляется расположением торцевых стенок 14 и 15 эллиптической формы, что существенно меняет направление движения частиц масс загрузки вдоль оси вращения барабана 1 и создает зоны различного давления торцевых стенок 14 и 15 на частицы масс загрузки. Поэтому, частицы масс загрузки имеют возможность под воздействием геометрического уклона барабана 1 и разности давления торцевых стенок эллиптической формы 14 и 15, расположенных под углом друг к другу и к оси вращения барабана 1, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке, создавая при этом турбулентные потоки частиц масс загрузки.
Процесс движения частиц масс загрузки, которые поднимаются вверх и падают вниз и на противоположные стенки барабана, непрерывен. Поскольку внутренние стенки барабана 1 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения барабана 1, то в каждой порции, каждая частица масс загрузки, перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана 1, повышает производительность отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности. Процесс отделочно-упрочняющей обработки также интенсифицируется смонтированной внутри просеивающей поверхности 1 цилиндрической пружиной 12 волнообразной формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения барабана 1, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение масс загрузки внутри барабана 1, и оборудована устройством для изменения шага витков пружины 12 путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков пружины 12 может производиться также в процессе отделочно-упрочняющей обработки, т.е. в процессе работы устройства для отделочно-упрочняющей обработки. В зависимости от характеристик деталей, требуемого времени обработки, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям процесса обработки. Направление витков пружины 12 может совпадать или быть против направления вращения барабана 1. В нужном положении пружину 12 фиксируют известными приспособлениями (не показаны).
Технико-экономические преимущества возникают за счет придания массам загрузки сложного пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия обрабатываемых деталей друг с другом и частицами рабочих сред между собой, со стенками барабана 1 и расширяет технологические возможности. Так как по длине барабана 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение, центр симметрии меняются, то усугубляется нарушаемость движения масс загрузки, т.е. имеет место повышение интенсивности взаимодействия обрабатываемых деталей друг с другом и частицами рабочих сред, расширение технологических возможностей. Этому способствует и форма, а также расположение барабана, обеспечивающая последовательное уплотнение и разрежение потоков масс загрузки, что расширяет технологические возможности и повышает эффективность отделочно-упрочняющей обработки.