Спосіб об’ємної вібраційної обробки

Реферат: Спосіб об'ємної вібраційної обробки фланців валів гвинта у вібруючій U-подібній робочій камері, заповненій робочим наповнювачем, що складається з абразивних тіл, при якому кутове положення оброблюваного фланця до напрямку потоку циркуляції робочого наповнювача змінюють у процесі повороту деталі разом з контактуючою з торцем робочої камери передньою опорою захисної оправки і з контактуючими із днищем робочої камери центральним опорним диском та задньою опорою захисної оправки потоком циркулюючого робочого наповнювача навколо похило лежачої в площині симетрії робочої камери спільної осі повороту центрального опорного диска і задньої опори захисної оправки, розташованої зі зсувом до осі оброблюваної деталі. Оброблюваний фланець розташовують від торця робочої камери, її днища і центрального опорного диска на відстанях, які забезпечують необхідну для обробки циркуляцію робочого наповнювача в залежності від розміру найбільших абразивних тіл наповнювача, причому відстань від фланця до торця робочої камери задають вильотом передньої опори захисної оправки, а відстань до днища задають діаметром центрального опорного диска й величиною осьового зсуву. UA 78190 U (54) СПОСІБ ОБ'ЄМНОЇ ВІБРАЦІЙНОЇ ОБРОБКИ UA 78190 U UA 78190 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб обробки, що заявляється, належить до абразивно-полірувальної обробки деталей типу фланців валів авіадвигунів в U-подібній робочій камері, заповненій абразивним наповнювачем. Специфічною особливістю таких валів є те, що по периметру фланця розташовані торцеві шліци зуба Хірта (для кріплення гвинта) з кріпильними отворами. Відомий спосіб по патенту на винахід RU 2101157 кл В24В 31/06, публ. 10.01.1998, при якому деталь встановлюють у робочій камері, орієнтуючи її до напрямку потоку циркуляції робочого наповнювача оброблюваною ділянкою, а необроблювані поверхні деталі закривають захисними елементами обтічної форми. Але при обробці деталей типу валів гвинтів зазначеним способом оброблюваний фланець із зубами Хірта й кріпильними отворами будуть розташовані завжди під одним кутом до напрямку потоку, у результаті чого поверхні, направлені до потоку, будуть оброблятися інтенсивніше, ніж закриті від потоку, що приведе до нерівномірності обробки його поверхонь і елементів, а відповідно до зниження якості. При цьому виникає необхідність постійної переустановки деталі в робочій камері зі зміною кута її орієнтування до напрямку потоку, що значно знижує продуктивність і технологічні можливості відомого способу. Для вібраційної обробки таких валів можна було б використати спосіб по патенту України на корисну модель № 66128 кл. В24В31/06, публ. 26.12.2011, при якому кутове положення оброблюваного фланця до напрямку потоку циркуляції робочого наповнювача змінюють у процесі повороту деталі разом з контактуючою з торцем робочої камери передньою опорою, і з контактуючими із днищем робочої камери центральним опорним диском і задньою опорою потоком циркулюючого наповнювача навколо похило лежачої в площині симетрії робочої камери спільної осі повороту центрального опорного диска й задньої опори, розташованої зі зсувом до осі оброблюваної деталі. Але в зазначеному способі не врахована залежність відстаней між оброблюваним фланцем і опорними поверхнями робочої камери від розмірів абразивних тіл. А при наявності абразивних тіл більших розмірів, які входять до складу робочого наповнювача поряд з абразивними тілами малих розмірів, дуже важливий розмір шару наповнювача між оброблюваним фланцем і опорними поверхнями робочої камери: торцем і днищем, тому що його циркуляція саме в цих проміжках має визначальне значення для обробки торцевих шліців зуба Хірта. Зі збільшенням розмірів великих абразивних тіл, наявність яких є важливим для надання інерції дрібним абразивним тілам, що обробляють важкодоступні елементи фланця, і зі зменшенням зазначених проміжків зменшується відносна величина шару абразивних тіл, а відповідно вповільнюється їх циркуляція. При цьому підвищується жорсткість шару, а все разом приводить до більш грубої обробки, до втрати якості й продуктивності. Не врахована в відомому способі й залежність відстані між оброблюваним фланцем і центральним опорним диском від розмірів абразивних тіл. До того ж опорний диск є ще й перешкодою для переміщення абразивних тіл уздовж осі деталі. Внаслідок цього великі абразивні тіла, що скупчуються у проміжку між фланцем і опорним диском, порушують циркуляцію, що значно сповільнює обробку тильної поверхні фланця й не дає дрібним абразивним тілам вільно проходити через отвори фланця, сповільнюючи так само і їх обробку. Все це значно знижує якість обробки, продуктивність і технічні можливості відомого способу. Крім цього, у зазначеному способі вісь деталі в процесі обробки переміщається навколо осі центрального опорного диска, змінюючи відповідно й положення центра ваги всієї системи, що зміщений до осі деталі. У результаті цього процес переміщення осі деталі з верхнього положення в нижнє відбувається швидше чим подальше переміщення осі деталі з нижнього положення у верхнє, тому що в першому випадку центр ваги опускається, тобто сама маса деталі сприяє повороту, а в другому випадку центр ваги піднімається, тобто маса деталі сповільнює швидкість повороту. Нерівномірність швидкості повороту деталі навколо осі опорного диска викликає нерівномірність обробки, а відповідно зниження її точності й продуктивності. В основу способу, що заявляється, поставлена задача розширення технологічних можливостей обробки, а також підвищення її якості й продуктивності за рахунок поліпшення циркуляції робочого наповнювача між оброблюваними елементами фланця й внутрішніх поверхонь робочої камери за рахунок забезпечення додаткової свободи переміщення робочого наповнювача уздовж деталі, а також за рахунок стабілізації швидкості повороту деталі в процесі роботи. Поставлена задача вирішується шляхом удосконалення способу об'ємної вібраційної обробки, що включає вібруючу U-подібну робочу камеру, заповнену робочим наповнювачем, що складається з абразивних тіл, при якому кутове положення оброблюваного фланця до напрямку потоку циркуляції робочого наповнювача змінюють у процесі повороту деталі разом з контактуючою з торцем робочої камери передньою опорою захисної оправки й з контактуючими 1 UA 78190 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 із днищем робочої камери центральним опорним диском і задньою опорою захисної оправки потоком циркулюючого робочого наповнювача навколо похило лежачої в площини симетрії робочої камери загальної осі повороту центрального опорного диска й задньої опори захисної оправки, розташованої зі зсувом до осі оброблюваної деталі. Згідно з корисною моделлю оброблюваний фланець розташовують від торця робочої камери, її днища й центрального опорного диска на відстанях, які забезпечують необхідну для обробки циркуляцію абразивного наповнювача в залежності від розміру найбільших абразивних тіл наповнювача, причому відстань від фланця до торця робочої камери задають вильотом передньої опори, а відстань до днища діаметром центрального опорного диска й величиною осьового зсуву, при цьому абразивному наповнювачу надають додаткову свободу переміщення уздовж осі деталі через виконані в центральному опорному диску отвори, а швидкість повороту оброблюваної деталі стабілізують шляхом передачі інерції центральному опорному диску абразивним наповнювачем у процесі його переміщення через виконані в диску отвори. Оптимальними є наступні умови. Оброблюваний фланець розташовують: - від торця робочої камери на відстані не менше 10 максимальних розмірів абразивних тіл у положенні максимального його наближення; - від днища робочої камери на відстані не менш менше 5-ти максимальних розмірів абразивних тіл у положенні максимального наближення; - від центрального опорного диска на відстані не менше 3-х максимальних розмірів абразивних тіл. При цьому отвори в центральному опорному диску виконують із діаметром не менше 3-х максимальних розмірів абразивних тіл. Це технічне рішення пояснюється наступними кресленнями. На фіг. 1 показаний розріз робочої камери й оброблюваної деталі із захисними елементами в поздовжній площині симетрії, а на фіг. 2 їх поперечний переріз А-А. Оброблювану деталь 1, що являє собою вал гвинта із фланцем, що містить зуби Хірта з кріпильними отворами, установлюють у робочій камері за допомогою захисної оправки, що містить передню опору 3, центральний опорний диск 4, закріплений (наприклад зварюванням) на захисному стакані 5, і задню опору 6. Оброблювану деталь 1, передню опору 3, захисний стакан 5 і задню опору 6 розташовують в одній осі обертання О-О1 і стягують між собою шпилькою 7 і гайкою 8. Центр О2 опорного диска 4 зміщують від осі О-О1 на величину Е. Поверхням передньої опори 3, опорного диска 4 і задньої опори 6, які контактують із внутрішніми поверхнями робочої камери 2, надають сферичну форму. Всі елементи оправки призначені як для захисту необроблюваних поверхонь деталі від робочого середовища, так і для захисту оброблюваного фланця від контакту із внутрішніми поверхнями робочої камери. Знизу, на корпусі робочої камери 2 кріплять дисбалансний вібратор 9, а саму робочу камеру за допомогою спіральних пружин 10 встановлюють на основі 11. Внутрішню поверхню робочої камери покривають шаром 12 зносостійкого матеріалу, наприклад поліуретану. У камеру завантажують робоче середовище - великі й дрібні абразивні тіла, розміри й об'ємне співвідношення яких підбирають експериментально. Відмінною рисою пристрою, що забезпечує виконання способу, який заявляється, є те, що центральний опорний диск 4 розташовують паралельно оброблюваному фланцю деталі 1 на відстані Б не менш 3-х максимальних розмірів абразивних тіл, а розміром його діаметра з урахуванням осьового зсуву В (Фіг. 2) забезпечують зазор Г між нижньою точкою оброблюваного фланця в його нижнім положенні й днищем робочої камери в площині симетрії П не менше 5-ти максимальних розмірів абразивних тіл. Причому, в центральному опорному диску 4 по окружності із центром О, напроти кріпильних отворів оброблюваного фланця виконують наскрізні отвори з однаковим діаметром Д, розміром не менше 3-х максимальних розмірів абразивних тіл. Крім цього, передню опору виконують із величиною вильоту, що забезпечує зазор Е між опорною торцевою стінкою камери 2 і ближньої до неї точкою оброблюваного фланця в його верхнім положенні, у поздовжній площині симетрії П, не менш 10-ти максимальних розмірів абразивних тіл (Зазначені параметри підібрані експериментально). У процесі роботи дисбалансним інерційним вібратором 9 надають необхідну вібрацію робочій камері 2. При цьому робоче середовище інтенсивно перемішуючись, здійснює коливання й обертання (циркуляційний рух подачі S). Робоче середовище впливає на вібруючу оброблювану деталь 1 з оправкою і залучає їх в обертання в тім же напрямку зі швидкістю S1. В результаті інерційності й сил тертя в точках контакту опор з поверхнями робочої камери оправка з деталлю відстає від швидкості S1, що й дозволяє здійснювати обробку через різницю швидкостей. 2 UA 78190 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При цьому внаслідок U-подібного профілю робочої камери опорний диск 4 і задня опора 6 прагнуть зайняти нижнє положення на дні робочої камери, тобто центрів О 1 і О2 зазначених опор, а відповідно і їх загальна вісь повороту О1-О2 будуть лежати в площині симетрії П робочої камери під кутом α до днища. Оскільки вісь обертання O-O1 деталі 1 постійно розташована під кутом β до загальної осі повороту О1-О2, то в процесі повороту, при обробці, вона описує навколо осі О1-О2 конус із вершиною в центрі О1 задньої опори 6 і нахиляється до днища під різними кутами від α+β до α-β. При цьому оброблюваний фланець деталі 1, розташований перпендикулярно її осі при повороті так само отримує різні кутові положення щодо внутрішніх поверхонь робочої камери. У процесі роботи маса робочого наповнювача, що впливає на похилу поверхню захисного стакана 5 із силою Р, розкладається на нормальну складову силу Р н, що притискає опорний диск 4 і задню опору 6 до нижньої точки U-подібної робочої камери, і поздовжню складову Р n, що постійно підтискає передню опору 3 до лівої торцевої стінки робочої камери. При повороті сферичний наконечник передньої опори 3 робить навколо осі О 1-О2 круговий рух, займаючи кутове положення то вище α+β, то нижче α-β і, упираючись у торцеву стінку із силою Рn, переміщає оброблювану деталь 1 з оправкою уздовж днища робочої камери, при переміщенні нагору в положенні α+β - уліво, при переміщенні вниз у положення α-β вправо. Таким чином, оброблюваний фланець деталі 1 і жорстко пов'язаний з ним опорний диск 4 займаючи різні кутові положення щодо поверхонь робочої камери 2, віддаляється і наближається до них, міняючи при цьому об'єм робочого простору Т між лівою торцевою стінкою робочої камери 2 і опорним диском 4, значною мірою впливають на масу робочого наповнювача. Зі зменшенням об'єму робочого простору утворюється надлишкова кількість робочого наповнювача, що витісняється у допоміжний простір Ф через отвори в центральному опорному диску 4, а зі збільшенням об'єму через ці ж отвори маса робочого наповнювача переміщається назад. Робочий наповнювач, переміщаючись через отвори в диску 4 уздовж осі деталі 1 обходить потоком S2 оброблюваний фланець по периметру, обробляючи при цьому його зовнішні кромки, де в обробці беруть участь в основному великі абразивні тіла, а дрібні абразивні тіла, проходячи через кріпильні отвори потоком S3, здійснюють обробку їх сполучення із зубами Хірта й інших дрібних, важкодоступних для великих абразивних тіл елементів. Крім цього, робочий наповнювач, заповнюючи отвори опорного диска 4 і переміщаючись через них у процесі циркуляції, створює додаткове зчеплення з диском і, передаючи йому свою інерцію, допомагає здійснювати поворот усього пристрою. Відстань між оброблюваним фланцем і центральним опорним диском, обумовлена зазначеною залежністю від максимального розміру абразивних тіл, забезпечує рівномірну й вільну циркуляцію робочого наповнювача в просторі між ними, що стабілізує процес обробки ділянок і елементів, розташованих на тильній поверхні фланця, а відповідно підвищує якість і продуктивність обробки. У результаті розташування оброблюваного фланця щодо торця й днища робочої камери на відстанях, обумовлених запропонованим способом, залежно від максимального розміру абразивних тіл, між фланцем і поверхнями робочої камери утвориться простір, що забезпечує оптимальну жорсткість всієї маси робочого наповнювача в зазначеному просторі, що, у свою чергу, забезпечує оптимальну циркуляцію робочого наповнювача й оптимальний доступ його до оброблюваних елементів фланця незалежно від його положення в процесі повороту, знижує можливість одержання подряпин і забоїн, підвищує точність, продуктивність і стабільність обробки. Отвори в центральному опорному диску, виконані згідно запропонованого способу, підсилюють перераховані вище ефекти, забезпечуючи додаткову свободу переміщення робочого наповнювача крізь них у процесі зміни об'єму робочого простору, підтримуючи цим оптимальну жорсткість маси робочого наповнювача, не даючи великим абразивним тілам скупчуватись в проміжку між фланцем і диском, що дозволяє дрібним абразивним тілам, які проходять через отвори диска й кріпильні отвори фланця, здійснювати обробку кромок отворів фланця й елементів перетинання із зубами Хірта, а переміщення великих абразивних тіл, що обходять фланець по периметру в осьовому напрямку, дозволяє прискорити обробку зовнішніх кромок фланця. У результаті підвищується якість, продуктивність і технологічні можливості способу. Крім цього, робочий наповнювач, заповнюючи отвори опорного диска й переміщаючись через них у процесі циркуляції, створює додаткове зчеплення з диском і допомагає шляхом передачі інерції здійснювати поворот усього пристрою, що дуже істотно, з огляду на його значну масу, при переміщенні його центра ваги з нижнього положення у верхнє, 3 UA 78190 U що робить швидкість повороту більш рівномірною, підвищуючи при цьому стабільність, а відповідно і якість обробки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 1. Спосіб об'ємної вібраційної обробки фланців валів гвинта у вібруючій U-подібній робочій камері, заповненій робочим наповнювачем, що складається з абразивних тіл, при якому кутове положення оброблюваного фланця до напрямку потоку циркуляції робочого наповнювача змінюють у процесі повороту деталі разом з контактуючою з торцем робочої камери передньою опорою захисної оправки і з контактуючими із днищем робочої камери центральним опорним диском та задньою опорою захисної оправки потоком циркулюючого робочого наповнювача навколо похило лежачої в площині симетрії робочої камери спільної осі повороту центрального опорного диска і задньої опори захисної оправки, розташованої зі зсувом до осі оброблюваної деталі, який відрізняється тим, що оброблюваний фланець розташовують від торця робочої камери, її днища і центрального опорного диска на відстанях, які забезпечують необхідну для обробки циркуляцію робочого наповнювача в залежності від розміру найбільших абразивних тіл наповнювача, причому відстань від фланця до торця робочої камери задають вильотом передньої опори захисної оправки, а відстань до днища задають діаметром центрального опорного диска й величиною осьового зсуву, при цьому робочому наповнювачу надають додаткову свободу переміщення уздовж осі деталі через виконані в центральному опорному диску отвори, а швидкість повороту оброблюваної деталі стабілізують шляхом передачі інерції центральному опорному диску робочим наповнювачем у процесі його переміщення через виконані в диску отвори. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що оброблюваний фланець розташовують від торця робочої камери на відстані не менше 10 максимальних розмірів абразивних тіл у положенні максимального його наближення. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що оброблюваний фланець розташовують від днища робочої камери на відстані не менше 5-тимаксимальних розмірів абразивних тіл у положенні максимального наближення. 4. Спосіб за пп. 1, 2, 3, який відрізняється тим, що оброблюваний фланець розташовують від центрального опорного диска на відстані не менше 3-х максимальних розмірів абразивних тіл. 5. Спосіб за пп. 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що отвори в центральному опорному диску виконують із діаметром не менше 3-х максимальних розмірів абразивних тіл. 4 UA 78190 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5