Результат интеллектуальной деятельности: Станок для отделочно-зачистной и 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.

Известен галтовочный барабан (а.с. СССР №1310174, кл. В24В 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°.

Недостатком известного галтовочного барабана является ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отделочно-упрочняющей обработки (патент РФ №2542222, кл. В24В 31/02, опубл. 20.02.2015), содержащее упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с приводом, выполненный в виде наклонно установленного относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка барабана у средства для загрузки выполнена плоской и смонтирована под углом к оси вращения барабана, а торцевая стенка барабана у средства для разгрузки 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 за счет ее растяжения или сжатия.

Недостатками известного устройства для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки являются недостаточные технологические возможности и недостаточная производительность.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение производительности.

Технический результат достигается тем, что в станке для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки, содержащем упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с приводом, выполненный с торцевыми стенками, барабан выполнен с поверхностью по периметру в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы и впадин треугольной формы и плоскими торцевыми стенками эллиптической формы, параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом к горизонтальной оси вращения барабана с образующими в виде чередующих выступов трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок эллиптической формы с чередующимися выступами трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол и по всей длине барабана закреплена коническая пружина эллиптической формы в поперечном сечении, с квадратным сечением витков, а по всей длине станка от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с квадратным сечением витков.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции станка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки.

Новизна заключается в том, что барабан выполнен по периметру в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы и впадин треугольной формы, что повышает производительность и расширяет технологические возможности, в том числе и за счет придания выступами трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы дополнительного поперечного движения обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред (массы загрузки) внутри барабана.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что поверхности с чередующими по периметру выступами трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы придают дополнительное движение массам загрузки внутри барабана с большой амплитудой, но с малой частотой, а также наложением на эти движения колебаний с малой амплитудой и большой частотой, создаваемых за счет дисбаланса барабана, но и дополнительных движений получаемых массами загрузки при встрече с витками закрепленных по длине барабана конической пружины эллиптической формы в поперечном сечении с квадратным сечением витков и при встрече с витками закрепленной по всей длине станка от загрузки к выгрузке пружины цилиндрической формы с квадратным сечением витков, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана и выполнение его по периметру с поверхностью в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы и впадин треугольной формы и плоскими торцевыми стенками эллиптической формы параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом к горизонтальной оси вращения барабана, с образующими в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок эллиптической формы с чередующимися выступами трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол и по всей длине барабана закреплена коническая пружина эллиптической формы в поперечном сечении с круглым сечением витков, а по всей длине станка от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с квадратным сечением витков, что нарушает скорость и направление движения массам загрузки, повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности барабана в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения барабана, что нарушает скорость и направление движения масс загрузки, расширяет технологические возможности, повышает производительность.

Новизна заключается также в том, что за счет дисбаланса масс загрузки и массы самого барабана, который генерирует и придает массам загрузки высокочастотные колебания с малой амплитудой, которые накладываются на низкочастотные колебания движущихся внутри барабана масс загрузки с большой амплитудой и малой частотой. Такое совместно воздействие разных по частоте и амплитуде колебаний повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения барабана и движущихся внутри его с низкочастотными колебаниями с большой амплитудой масс загрузки и совмещение с этими движениями колебаний платформы с закрепленным на ней барабаном, а также высокочастотных колебаний с малой амплитудой, создаваемых за счет дисбаланса барабана, придает массам загрузки сложное пространственное движение, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по всей длине внутри барабана закреплен рабочий орган в виде конической пружины эллиптической формы с квадратным сечением витков, которая нарушает скорость и направление движение масс загрузки при их встрече с витками этой пружины, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна состоит также в том, что по всей длине станка внутри втулки со стороны загрузки, барабана и втулки со стороны разгрузки закреплен рабочий орган в виде пружины цилиндрической формы с квадратным сечением витков, которая нарушает скорость и направление движение масс загрузки при их встрече с витками этой пружины, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине барабана смонтирована коническая пружина эллиптической формы с квадратным сечением витков, которая под влиянием колебаний платформы и самого барабана совершает колебательное движение, обеспечивает не только перемещение масс загрузки в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса обработки деталей, при этом массы загрузки, совершающие циркуляционное движение внутри барабана в плоскостях, перпендикулярных к его оси симметрии, встречаясь с витками колеблющейся конической пружины эллиптической формы, изменяют траекторию своего движения и перемещаются не только к периферии барабана, но и в сторону выгрузного лотка, увеличивают производительность обработки, расширяют технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен станок для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - барабан, общий вид; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - барабан, наглядное изображение.

Станок для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки (фиг. 1, фиг. 2) состоит из барабана 1, средства для загрузки 2, средства для выгрузки 3 и привода (на чертежах не показан). Барабан 1 снабжен втулками 4 и 5 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного приспособления 2 входит в отверстие втулки 4 барабана 1. Средство для загрузки 2, подшипниковые опоры 6 и 7 со смонтированным в них барабаном 1 закреплены на платформе 9. Платформа 9 подвешена на четырех пружинах 10, которые закреплены на основании 11. Для увеличения скорости продольного перемещения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред от загрузки к выгрузке станок для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки снабжен приспособлением (на чертеже не показано) для придания наклона оси вращения барабана 1 относительно горизонта. По всей длине барабана 1 закреплена коническая пружина 12 эллиптической формы в поперечном сечении с квадратным сечением витков, а по всей длине станка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки от загрузки к выгрузке закреплена пружина 13 цилиндрической формы с квадратным сечением витков.

Барабан 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) выполнен с поверхностью по периметру в виде чередующихся выступов 14 трапецеидальной формы и впадин 15 треугольной формы и плоскими торцевыми стенками 16 и 17 (фиг. 3) эллиптической формы, параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом α к горизонтальной оси вращения барабана 1, с образующими в виде чередующих выступов 14 трапецеидальной формы и впадин 15 треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок 17 и 18 эллиптической формы с чередующимися выступами 15 трапецеидальной формы и впадинами 16 треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол β (фиг. 5), т.е. большая ось CD торцевой стенки 17 повернута относительно большой оси АВ торцевой стенки 16 на острый угол β.

Станок для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки работает следующим образом.

При вращении барабана 1 массы загрузки (обрабатываемые детали и частицы рабочих сред) совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине барабана 1 в каждом поперечном сечении (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5), при этом центры симметрии внутренней поверхности барабана 1, в каждом его элементе поперечного сечения, смещены относительно оси вращения барабана 1, что нарушает не только скорость и направление движения масс загрузки, но и способствует созданию эксцентриситета и массам загрузки сообщаются низкочастотные колебания с большой амплитудой. Этому способствуют карманы трапециевидной формы 14 по внутреннему периметру барабана 1, которые захватывают порции масс загрузки при вращении барабана 1, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки барабана 1, навстречу вращающимся карманам 14 и выступам треугольной формы 15 по периметру барабана 1, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия обрабатываемых деталей и частиц рабочих тел, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

При этом, за счет дебаланса масс барабана 1, размещенных внутри него обрабатываемых деталей и частиц рабочих, платформы 9, упруго установленной на станине 11 создаются высокочастотные колебания с малой амплитудой.

Поэтому совместное воздействие на обрабатываемые детали и частицы рабочих сред низкочастотных колебаний с малой амплитудой н низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушения скорости и направления движение масс загрузки при их встрече с витками двух пружин 12 и 13 повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Массы загрузки совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как барабан 1 выполнен с поверхностью по периметру в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы 14 и впадин треугольной формы 15 и плоскими торцевыми стенками эллиптической формы 16 и 17, параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом α к горизонтальной оси вращения барабана 1 с образующими в виде чередующих выступов трапецеидальной формы 14 и впадинами треугольной формы 15, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок эллиптической формы АВ и CD с чередующимися выступами трапецеидальной формы 14 и впадинами треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол β, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное с наложением на эти движения низкочастотных колебаний, возбуждаемых асимметричным положением барабана 1 и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а также чередующимся выступами трапецеидальной формы 14 и впадинами треугольной формы 15 по периметру барабана 1. В результате поток движущихся деталей и частиц рабочих сред не стационарен, а размеры и расположение активного их смешивания заметно меняются за время одного оборота барабана 1. В результате нарушения упорядоченности процесса движения масс загрузки, движение их становится более активным, ликвидируются зоны малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений потоков масс загрузки (обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред) между собой и со стенками барабана 1, а также торцевыми стенками 16 и 17 и витками пружин 12 и 13, что обеспечивает повышение производительности обработки и расширение технологических возможностей. Процесс не стационарности движения масс загрузки усугубляется расположением торцевых стенок 16 и 17, большие оси эллипсов АВ и CD которых повернуты относительно друг друга на острый угол β, что существенно меняет направление движения масс загрузки вдоль оси вращения барабана 1 и создает зоны различного давления торцевых стенок 16 и 17 на обрабатываемые детали и частиц рабочих сред. Поэтому массы загрузки имеют возможность под воздействием геометрического уклона барабана 1 и разности давления торцевых стенок эллиптической формы 16 и 17 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. Усложнению траекторий перемещений масс загрузки способствуют витки пружины 12 конусной формы и витки цилиндрической пружины 13, а также карманы трапециевидной формы 14 по внутреннему периметру барабана 1, которые захватывают порции масс загрузки при вращении барабана 1, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки барабана 1, навстречу вращающимся карманам по периметру барабана 1, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия обрабатываемых деталей и частиц рабочих тел, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Скорость перемещения масс загрузки от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего станка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки.

Предлагаемая конструкция станка для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки позволяет повысить производительность, расширить технологические возможности.

Преимущества обеспечиваются за счет того что барабан по внутреннему периметру снабжен карманами трапециевидной формы и впадинами треугольной формы, при этом плоские торцевые стенки эллиптической формы параллельны друг другу, размещены наклонно под острым углом к горизонтальной оси вращения барабана, повернуты относительно друг друга на острый угол и снабжены по периметру образующими в виде чередующихся выступов трапециевидной формы, соответствующие форме и размерам чередующихся выступов наружного периметра поверхности барабана, а также за счет того что по всей длине барабана закреплена коническая пружина эллиптической формы в поперечном сечении, с квадратным сечением витков, а по всей длине станка от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с квадратным сечением витков, что позволяет повысить производительность, расширить технологические возможности за счет одновременного воздействия на массы загрузки высокочастотных колебаний с малой амплитудой и низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушения скорости и направления движение масс загрузки при их встрече с карманами трапециевидной формы.