Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для отделочно-упрочняющей обработки

Изобретение относится к отделочно-зачистной и упрочняющей обработке деталей в свободной гранулированной среде и может быть использовано в машиностроении, при безразмерной обработке деталей.

Известно галтовочное устройство (а.с. СССР №1743820, кл. B24B 31/02. 1992), содержащее многосекционный барабан, боковая поверхность каждой секции которого выполнена поочередно соединенными прямоугольниками и параллелограммами, с образованием по торцам секций квадрата, при этом квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 90°, с образованием на поверхности барабана зигзагообразных линий с постоянным по длине барабана шагом и постоянным размером проходного сечения барабана, положение которого относительно оси вращения неизменно, что обуславливает некоторую стационарность движения потоков и ограничивает повышение интенсивности обработки.

Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для вибрационной обработки длинномерных деталей (патент РФ №2510322, кл. B24B 31/03, опубл. 27.03.2014, бюл. №9), содержащая контейнер, установленный на платформе, упруго закрепленной на станине, загрузочное и разгрузочное приспособления.

Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности.

Техническим результатом задачи является расширение технологических возможностей и повышение интенсивности упрочняющей обработки.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для отделочно-упрочняющей обработки, содержащем контейнер, установленный на платформе, упруго закрепленной на станине, загрузочное и разгрузочное приспособления, контейнер выполнен в виде спирального пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью, по периметру свернутого по спиральной оси вокруг центральной прямолинейной оси контейнера, снабженного винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к спиральной оси контейнера в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапецеидальные элементы, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапецеидальных элементов расположены под острым углом к оси симметрии полосы и являются линиями сгиба, находящихся на расстоянии друг от друга, равном длине сторон карманов, при этом секции соединены друг с другом боковыми сторонами трапецеидальных элементов.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого устройства для отделочно-упрочняющей обработки.

Новизна усматривается в том, что контейнер выполнен спиральным с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, что повышает интенсивность обработки и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с контейнером изменена форма траектории колебаний контейнера с круговой на вертикальный эллипс, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Е_п) в 1,3-1,5 раза и повышает интенсивность обработки.

Новизна заключается в том, что спиральный контейнер с многозаходной винтовой поверхностью по периметру снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к оси спирали центра оси симметрии спирального тоннеля с центральной прямолинейной осью, что повышает интенсивность обработки.

Новизна состоит в том, что винтовые канавки спирального контейнер выполнены в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами, что также повышает интенсивность обработки.

Новизна усматривается в том, что спиральный контейнер смонтирован из секций в форме одинаковых колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах полосы ромбовидной формы, а верхние и нижние основания трапецеидальных элементов расположены под острым углом к оси симметрии полосы ромбовидной формы и являются линиями сгиба, находящихся на расстоянии друг от друга, равном длине сторон карманов, при этом секции соединены друг с другом боковыми сторонами трапецеидальных элементов, что повышает производительность.

Новизна предложения заключается так же в том, что по всему периметру спирального контейнера проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение масс загрузки (обрабатываемые детали и частицы обрабатывающих сред) в каждом сечении спирального контейнера, а значит повышение интенсивности обработки и расширение технологических возможностей.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что трапецеидальные элементы ромбовидных полос, из которых смонтированы секции разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии спирального контейнера, поэтому степень сжатия частиц масс загрузки возрастает, процесс обработки интенсифицируется.

Новизна заключается так же в том, что спиральный контейнер изготовлен из секций, стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения частиц масс загрузки, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению спирального контейнера, что усложняет траектории их движения, увеличивает интенсивность обработки и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собран спиральный контейнер, по периметру смонтированы из ромбовидных полос с размеченными на них трапецеидальных элементов разных по площади и размерам, поэтому интенсивность обработки возрастает, расширяются технологические возможности.

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 - наглядное изображение спирального контейнера; на фиг. 4 - наглядное изображение взаимного положения спирали О₁-О₁, по которой свернут спиральный контейнер с многозаходной винтовой поверхностью вокруг центральной прямолинейной оси О₂-О₂; на фиг. 5 - одна из полос ромбовидной формы, на которой размещены трапецеидальные элементы, верхние и нижние основания которых расположены под острым углом к оси симметрии полосы О₃-О₃ в виде линий сгиба; на фиг. 6 - полоса ромбовидной формы, согнутой по линиям сгиба - верхним и нижним основаниям трапецеидальных элементов; на фиг. 7 - наглядное изображение ромбовидной полосы, свернутой в кольцо при соединении верхнего основания 83-84 трапецеидальных элементов 81-83-82-84 с нижним основанием трапецеидальных элементов 35-37-38-36.

Устройство для отделочно-упрочняющей обработки (фиг. 1, фиг. 2) содержит пустотелый спиральный контейнер 1, жестко закрепленный на платформе 2 упруго с помощью четырех резинокордных баллонов 3, установленных на основании 4. На платформе 2 жестко закреплено загрузочное приспособление 5 и снизу к платформе 2 прикреплен жестко вибратор 6 с горизонтальной осью вращения. Устройство для отделочно-упрочняющей обработки снабжено разгрузочным приспособлением 7.

Контейнер 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральным. На фиг. 4 показано наглядное изображение взаимного расположения оси спирали - центра оси симметрии О₁-О₁ пустотелого тоннеля спирального контейнера 1 (на фиг.4 спиральный контейнер изображен в виде условно поперечного сечения 8 пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью) и центральной прямолинейной осью О₂-О₂ спирального контейнера 1.

Таким образом, по периметру спиральный контейнер 1 выполнен в виде тоннеля спиральной формы с многозаходной винтовой поверхностью по периметру и снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи, распложенными под углом α к оси симметрии спирали О₁-О₁ центра оси симметрии (фиг. 3) спирального контейнера, свернутого по спирали О₁-О₁ вокруг центральной его оси О₂-О₂ 1.

Винтовые канавки спирального контейнера 1 выполнены в виде карманов 9, 10, 11, 12, 13, 14 по его внутренней поверхности (фиг. 2) и карманов - по наружной поверхности 15, 16, 17, 18, 19, 20 (фиг. 3 и фиг. 4) с тремя и более боковыми сторонами, смонтированного из секций в форме одинаковых колец 21 (фиг. 7), соединенных друг с другом боковыми сторонами 22 и 23.

В результате образуется спиральный контейнер 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии О₁-О₁ спирального контейнера 1, скрученного вокруг центральной прямолинейной оси О₂-О₂ спирального контейнера 1 по диаметру D_cp с образованием спирального контейнера 1 с наружным диаметром D_max и с внутренним диаметром D_min (фиг. 4).

При этом пустотелый спиральный контейнер 1 с многозаходной винтовой поверхностью снабжен винтовыми канавками в виде карманов 9-14 по внутренней поверхности и карманами 15-20 по наружной поверхности спирального контейнера 1 (фиг. 4).

Таким образом, спиральный контейнер с собственной спиральной осью симметрии О₁-О₁ свернут по этой спирали О₁-О₁ вокруг центральной прямолинейной оси О₂-О₂ и образует спиральный контейнер 1 (фиг. 4).

Секция 21 изготовлена в виде кольца (фиг. 7), смонтирована из ромбовидной полосы 24 (фиг. 5), на которой размещены трапецеидальные элементы, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы 24, а верхние и нижние основания этих трапецеидальных элементов (фиг. 5) расположены под острым углом β к оси симметрии ромбовидной полосы О₃-О₃ и являются линиями сгиба (фиг. 5 и фиг. 6), расположенных на расстоянии друг от друга, равном длине сторон карманов спирального корпуса 1, выполненного в форме спирального пустотелого тоннеля.

На фиг. 5 показаны трапецеидальные элементы:

35-36-38-37 - первый трапецеидальный элемент,

37-39-40-38 - второй трапецеидальный элемент,

39-41-42-40 - третий трапецеидальный элемент,

41-43-44-42 - четвертый трапецеидальный элемент,

43-45-46-44 - пятый трапецеидальный элемент,

45-47-48-46 - шестой трапецеидальный элемент,

47-49-50-48 - седьмой трапецеидальный элемент,

49-51-52-50 - восьмой трапецеидальный элемент,

51-53-54-52 - девятый трапецеидальный элемент,

53-55-56-54 - десятый трапецеидальный элемент,

55-57-58-56 - одиннадцатый трапецеидальный элемент,

57-59-60-58 - двенадцатый трапецеидальный элемент.

При этом 35-36 является наименьшей из всех верхних оснований трапецеидальных элементов, расположенных на ромбовидной полосе 24, ниже линии сгиба 59-60, а 59-60 - наибольшая из всех нижних оснований трапецеидальных элементов, расположенных на ромбовидной полосе 24 ниже линии сгиба 59-60 и вышеперечисленных двенадцати трапецеидальных элементов.

На фиг. 5 показаны также трапецеидальные элементы:

59-61-62-60 - тринадцатый трапецеидальный элемент,

61-63-64-62 - четырнадцатый трапецеидальный элемент,

63-65-66-64 - пятнадцатый трапецеидальный элемент,

65-67-68-66 - шестнадцатый трапецеидальный элемент,

67-69-70-68 - семнадцатый трапецеидальный элемент,

69-71-77-70 - восемнадцатый трапецеидальный элемент,

71-73-74-72 - девятнадцатый трапецеидальный элемент,

73-75-74-72 - двадцатый трапецеидальный элемент,

75-77-78-76 - двадцать первый трапецеидальный элемент,

77-79-80-78 - двадцать второй трапецеидальный элемент,

79-81-82-80 - двадцать третий трапецеидальный элемент,

81-83-84-83 - двадцать четвертый трапецеидальный элемент.

При этом 83-84 является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапецеидальных элементов, расположенных на ромбовидной полосе 24 выше линии сгиба 59-60, которая для всех трапецеидальных элементов в свою очередь является наибольшей из всех нижних оснований с тринадцатой по двадцать четвертую трапецеидальных элементов.

Таким образом, линия сгиба 59-60 является не только нижним основанием трапецеидальных элементов 57-59-60-58, но и одновременно верхним основанием трапецеидальных элементов 61-52-60-59 и самой длинной линией сгиба кольца 21 и ромбовидной полосы 24.

При этом линии сгиба 35-36 и 83-84 являются самими короткими из всех линий сгиба ромбовидной полосы 24 и кольца 21.

Соотношение длины линии сгиба 59-60 и 35-36 (83-84) определяет величину шага S спирали О₁-О₁ а значит и шаг навивки пустотелого тоннеля вокруг прямолинейной оси О₂-О₂ спирального контейнера 1.

Ромбовидная полоса 24 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основаниями двадцати четырех трапецеидальных элементов, как показано на фиг. 6, параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 21 (виг. 7) с многогранной поверхностью.

Кромки 83-84 и 35-36 соединяются известными методами, например сваркой, спайкой и т.д., с образованием секции в виде колец 21 (фиг. 7).

Секции в виде одинаковых колец 21 соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 22 и 23 так, чтобы все линии сгиба являлись продолжением одноименных линий сгиба предыдущего кольца.

В результате такой сборки по периметру пустотелого спирального тоннеля образуются винтовые линии, показанные на фиг. 3, например утолщенной линией 25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35.

Таким образом, спиральный контейнер 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой спиральной поверхности с винтовыми линиями по периметру спирального контейнера 1 (одна из винтовых линий показана на фиг. 3 утолщенной линией 25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35 и винтовыми канавками внутри и снаружи спирального контейнера 1 в виде карманов многоугольной формы 9, 10, 11, 12, 13, 14 по внутренней поверхности и 15, 16, 17, 18, 19, 20 по наружной поверхности, в виде карманов многоугольной формы под углом α к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального контейнера 1.

Спиральный контейнер 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием карманов многоугольной формы может быть изготовлен и иным способом.

Устройство для отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора через стенки спирального контейнера 1 передается частицам масс загрузки (обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред), находящихся внутри спирального контейнера 1 и поступающих внутрь спирального контейнера 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. Частицы масс загрузки совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс отделочно-упрочняющей обработки. При этом частицы масс загрузки не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению спирального контейнера 1. Так как в спиральном контейнере 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц масс загрузки, которые при этом взаимодействуют с карманами многоугольной формы внутренних стенок спирального контейнера 1, т.е. имеет место повышение интенсивности отделочно-упрочняющей обработки. Наличие винтовых поверхностей и винтовых линий по периметру спирального контейнера 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц масс загрузки, но и их перемещению по проходному сечению спирального контейнера 1 в сторону выгрузки и разгрузочного устройства 7.

При движении частиц масс загрузки по проходному сечению спирального контейнера 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении спирального контейнера 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают за счет того, что спиральный контейнер выполнен спиральным с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, свернутого по спирали, что обеспечивает повышение интенсивности отделочно-упрочняющей обработки и расширение технологических возможностей, а также за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой со спиральным контейнера 1, что обеспечивает увеличение удельной плотности кинетической энергии в 1,3-1,5 раза и повышает производительность.