Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для отделочно-зачистной обработки

Изобретение относится к машино- и приборостроению, может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей в свободно гранулированной в абразивной среде, в том числе деталей малой жесткости.

Известно устройство для галтовки (А.с. СССР №1433774, кл. В24В, 31/02, 1988 г.), содержащее установленный на станине и снабженный приводом галтовочный барабан в виде винтовой многозаходной колонны со средствами для загрузки и выгрузки деталей, смонтированный из трех и более свернутых в вертикальной плоскости относительно продольной оси и последовательно соединенных между собой по продольным сторонам полос прямоугольной формы, одинаковых по ширине.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность обработки, ограниченные технологические возможности, а также сложность изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отделочно-зачистной обработки (патент РФ №2507053, кл. В24В, 31/02, 2014 г.), содержащее установленный на станине и снабженный приводом барабан в виде винтовой многозаходной колонны со средствами для загрузки и выгрузки деталей, барабан изготовлен из секций с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломаных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех и более винтовых канавок с одинаковым шагом, при этом секции смонтированы из двух подсекций, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонами равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, причем секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных треугольников первой подсекции.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность обработки, ограниченные технологические возможности, а также сложность изготовления.

Техническим результатом является повышение эффективности обработки, расширение технологических возможностей и упрощение изготовления.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для отделочно-зачистной обработки, содержащем установленный на станине и снабженный приводом барабан, изготовленный из секций со средствами для загрузки и выгрузки, барабан изготовлен из секций, которые смонтированы из двух идентичных по размерам и форме подсекций, выполненных в виде пустотелых четырехугольных призм, основания которых повернуты относительно друг друга по центральной оси 0₁-0₁ подсекции на 45°, с образованием по периметру пустотелых подсекций четырех прямолинейных линий, четырех внутренних винтовых канавок и четырех плавных криволинейных поверхностей одного направления, при этом образующие основания четырехугольной формы каждой последующей пустотелой подсекции повернуты относительно предыдущей пустотелой подсекции по оси секции на угол 45° с образованием по периметру секции, по всей ее длине, четырех ломаных винтовых линий, четырех ломаных внутренних винтовых канавок и четырех ломаных криволинейных поверхностей одного направления.

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 обусловлена тем, барабан изготовлен из секций, которые смонтированы из двух идентичных по размерам и форме подсекций, выполненных в виде пустотелых четырехугольных призм, основания которых повернуты относительно друг друга по центральной оси 0₁-0₁ подсекции на 45°, с образованием по периметру пустотелых подсекций четырех прямолинейных линий, четырех внутренних винтовых канавок и четырех плавных криволинейных поверхностей одного направления, что упрощает изготовление, увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что при сборке барабана из секций, которые смонтированы из двух идентичных по размерам и форме подсекций, выполненных в виде пустотелых четырехугольных призм, основания которых повернуты относительно друг друга по центральной оси 0₁-0₁ подсекции на 45°, с образованием по периметру пустотелых подсекций четырех прямолинейных линий, четырех внутренних винтовых канавок и четырех плавных криволинейных поверхностей одного направления, а так как частота движения абразивных гранул и обрабатываемых деталей в предлагаемой конструкции устройства для отделочно-зачистной обработки определяется не только частотой вращения барабана, но и количеством элементов по его периметру, то такое конструктивное оформление поверхности барабана и увеличение количества криволинейных элементов в каждой подсекции и секции по периметру увеличивает частоту соударений частиц абразивных гранул и обрабатываемых деталей между собой и со стенками барабана, повышает производительность, увеличивает технологические возможности.

Кроме того, новизна обусловлена тем, что секции, из которых собран барабан смонтированы из двух идентичных подсекций в виде пустотелых четырехугольных призм, что не только упрощает изготовление, но и обеспечивает повышение производительности и расширения технологических возможностей, так как основания подсекций повернуты относительно друг друга по центральной оси подсекции на угол 45° друг к другу, интенсивность обработки возрастает, потому что винтовые канавки секций и криволинейные поверхности, работая как полки, захватывают порции абразивных гранул с обрабатываемыми деталями и направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения.

Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяется в каждом поперечном сечении по всей его длине от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия абразивных частиц и обрабатываемых деталей, расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что не только подсекции, выполненные в виде пустотелых четырехугольных призм, основания которых повернуты относительно друг друга по центральной оси 0₁-0₁ подсекции на 45°, с образованием по периметру пустотелых подсекций четырех прямолинейных линий, четырех внутренних винтовых канавок и четырех плавных криволинейных поверхностей одного направления, из которых собран барабан, но и сами секции по всей длине барабана смонтированы из подсекций, образующие основания четырехугольной формы каждой повернуты относительно предыдущей пустотелой подсекции по оси секции на угол 45° с образованием по периметру секции, по всей ее длине, четырех ломаных винтовых линий, четырех ломаных внутренних винтовых канавок и четырех ломаных криволинейных поверхностей одного направления, что увеличивает смешиваемость, энергоемкость и изменяет частоту взаимодействия абразивных и обрабатываемых деталей друг с другом и со стенками барабана, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение по всей длине барабана многократно меняет форму от квадрата до сложной формы в виде криволинейных поверхностей, площадь которых по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие масс абразивных гранул и обрабатываемых деталей и вновь к квадрату, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений 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 также в том, что по периметру барабана образованы винтовые криволинейные поверхности различной формы и размеров, что обеспечивает нарушение стационарности потоков частиц абразивных сред и обрабатываемых деталей внутри барабана.

Новизна обеспечивается тем, что внутри по всему периметру созданы винтовые канавки с боковыми поверхностями криволинейной формы, что обеспечивает стабильное перемещение обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред от загрузки к выгрузке и повышает производительность.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид устройства для отделочно-зачистной обработки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - барабан, общий вид; на фиг. 4 - барабан, вид по стрелке А на фиг. 3; на фиг. 5 - одна из подсекций барабана, вид спереди; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - схема присоединения подсекций друг к другу; фиг. 8 - фотография модели барабана с ободами. На фиг. 3 и фиг. 4 показан знак тождества (≡) и в скобках указаны невидимые точки ломаных винтовых линий.

Предлагаемое устройство для отделочно-зачистной обработки состоит из станины 1, выполненной в виде сварной рамы (фиг. 1, фиг. 2). На станине закреплен привод главного движения, состоящий из электродвигателя 2, редуктора 3 и четырех роликовых опор 4. Барабан 5 снабжен двумя ободами 6, которые опираются на роликовые с ребордами опоры 4. На станине 1 смонтировано средство для загрузки 7 и разгрузки 8, а также бункер 9 для отходов. Над бункером 9 в барабане 5 выполнены отверстия 10 для удаления отходов (облой, металл заусенцев, окалины и т.п.).

Барабан 5 (фиг. 3, фиг. 4) изготовлен из секций 11, смонтированных из двух идентичных по размерам и форме подсекций 12 и 13, выполненных в виде пустотелых четырехугольных призм (фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7), основания 14 и 15 которых повернуты относительно друг друга по центральной оси 0₁-0₁, например, подсекции 12 на 45° (фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7). Для наглядности на фиг. 5, фиг. 6 показано, что ось 0₃-0₃ основания 15 четырехугольной призмы - подсекции 12 повернута относительно оси 0₂-0₂ основания 14 четырехугольной призмы - подсекции 12 на угол 45°.

Таким образом, секция 11 (фиг. 7) смонтирована из подсекции 12 и подсекции 13, при этом подсекция 13 - это повернутая на 45° относительно своей оси 0₁-0₁ подсекция 12, т.е. подсекции 12 и 13 идентичны по размерам и по форме, но при сборке в секцию 11 они повернуты относительно друг друга, относительно оси секции 11 на 45°.

При сборке секции 11 (фиг. 7) образующие оснований 14 и 15 четырехугольной формы каждой последующей пустотелой подсекции 13 повернуты относительно предыдущей пустотелой секции 12 по оси секции на угол 45° с образованием по периметру секции по всей его длине четырех ломаных винтовых линий, четырех ломаных внутренних винтовых канавок и четырех ломаных криволинейных поверхностей одного направления.

В результате соединения секции 11 друг с другом своими основаниями 16 и 17 (фиг. 7) образуется барабан 5 с образованием по периметру секции по всей его длине четырех ломаных винтовых линий 18-19-20-21-22-(23)-(24); 25-26-(27)-(28)-(29)-30-31; (32)-(33)-(34)-35-36-37-38; (39)-40-41-42-43-44-(45), четырех ломаных внутренних винтовых канавок с обозначениями соответственно ломаным винтовым линиям 18-19-20-21-22-(23)-(24); 25-26-(27)-(28)-(29)-30-31; (32)-(33)-(34)-35-36-37-38; (39)-40-41-42-43-44-(45) и четырех ломаных криволинейных поверхностей одного направления. В скобках указаны невидимые точки ломаных винтовых линий.

При монтаже барабана 5 и повороте подсекций по часовой стрелке образуется барабан 5 с правым направлением ломанных винтовых линий, а при повороте подсекций против часовой стрелки образуется барабан 5 с левым направлением ломанных винтовых линий.

Предлагаемое устройство для отделочно-зачистной обработки работает следующим образом.

Во вращающийся барабан 5 устройства для отделочно-зачистной обработки через средство для загрузки 7 беспрерывно загружается рабочая среда и подлежащие обработки детали. При вращении барабана 5 частицы абразивных сред и обрабатываемые детали захватываются внутренней винтовой поверхностью, и в направлении вращения поднимаются вверх, и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы абразивных сред и обрабатываемые детали движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося барабана 5 и перемещается в сторону выгрузки. Так как поверхность барабана 5 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций обрабатываемых деталей и частиц абразивных сред, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами.

Поскольку плоские элементы внутренней поверхности барабана 5 расположены под углом друг к другу, то каждая порция частиц абразивных сред и обрабатываемых деталей перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс взаимодействия абразивных сред и обрабатываемых деталей друг с другом и со стенками барабана 5, повышает интенсивность обработки деталей и расширяет технологические возможности.

В результате такой конструкции с криволинейными внутренними поверхностями барабана 5 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц абразивных сред и обрабатываемых деталей, и поэтому каждая абразивная частица и обрабатываемая деталь движутся по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва их от стенок барабана 5, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса обработки деталей. При этом при вращении барабана 5 рабочая среда и обрабатываемые детали совершают не только пространственное сложное движение, но и перемещаются от загрузки к выгрузке (этому способствуют и винтовые канавки) и выгружаются из барабана 5 в средство 8. Отходы обработки (облой, материал заусенцев, окалина и т.п.) через отверстия 10 выводятся из барабана 5 в бункер отходов 9, а обработанные детали выгружаются из барабана 5 в средство 8.

Технико-экономические преимущества возникают не только 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 барабана 5, повышает производительность, расширяет технологические возможности, но и за счет изготовления барабана из одинаковых по размерам и форме подсекций, что упрощает изготовление.