Техническое решение относится к области машиностроения. Более конкретно, к "безразмерной" поверхностной обработке деталей, выполняемой с целью ликвидации дефектов литья, прессования, ковки, горячей и холодной штамповки и проч. (дефекты могут быть в виде облоя, заусенцев, выпрессовок и т.д.), а также выполняемой с целью шлифования и полирования поверхности детали, очистки и подготовки поверхности к нанесению покрытий. The technical solution relates to the field of engineering. More specifically, to the "dimensionless" surface treatment of parts, performed in order to eliminate defects in casting, pressing, forging, hot and cold stamping, etc. (defects can be in the form of burrs, burrs, extrusions, etc.), as well as performed with the aim of grinding and polishing the surface of the part, cleaning and preparing the surface for coating.
Изобретение может быть использовано на обрабатывающих предприятиях различного профиля в цехах для виброобработки и галтовки деталей. The invention can be used at manufacturing enterprises of various profiles in the workshops for vibration processing and tumbling of parts.
Наиболее близким техническим решением, является устройство (по авт.св. СССР N 341637, кл. В 24 В 31/06, 1982), выполненное в виде поворотной упруго подвешенной рабочей камеры с вибратором и его приводом. Камера разделена решеткой и снабжена загрузочно-разгрузочными окнами, расположенными по длине камеры по обе стороны ее над и под решеткой. Недостатком известного устройства является его низкая производительность, обусловленная тем, что вибрации, которые обеспечивают перемешивание и движение деталей и среды, не в состоянии придать высокую относительную скорость деталям и среде. Циклические контактные напряжения, возникающие в деформируемых объемах деталей при соударениях, невелики, поэтому износ их поверхности протекает медленно, как полидеформационный усталостный процесс. The closest technical solution is the device (according to ed. St. USSR N 341637, class B 24 V 31/06, 1982), made in the form of a rotary elastically suspended working chamber with a vibrator and its drive. The chamber is divided by a grill and equipped with loading and unloading windows located along the length of the chamber on both sides of it above and below the grill. A disadvantage of the known device is its low productivity, due to the fact that the vibrations that provide mixing and movement of parts and the environment are not able to give a high relative speed to the parts and the environment. Cyclic contact stresses arising in the deformable volumes of parts during collisions are small, so the wear of their surface proceeds slowly, like a polydeformation fatigue process.
Целью заявляемого технического решения является повышение производительности обработки. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для поверхностной вибрационной обработки деталей выполнено в виде поворотной, упруго подвешенной рабочей камеры с вибратором и его приводом. Рабочая камера разделена решеткой и снабжена загрузочно-разгрузочными окнами, расположенными по длине камеры по обе стороны ее, над и под решеткой. Помимо этого, устройство снабжено жестко закрепленным относительно неподвижного корпуса эжекторным струйно-абразивным пистолетом, который запитан от пневмомагистрали высокого давления, причем выходное сопло пистолета расположено в отверстии подрешеточного загрузочно-разгрузочного окна, а эжектирующий патрубок пистолета соединен с бункером с абразивной суспензией, при этом бункер расположен ниже рабочей камеры и сообщается с ней. Помимо этого, для получения однородной взвеси абразивных частиц, в нижней части бункера с суспензией установлена пропеллерная мешалка, снабженная приводом ее вращения. The aim of the proposed technical solution is to increase processing productivity. This goal is achieved by the fact that the known device for surface vibration processing of parts is made in the form of a rotary, elastically suspended working chamber with a vibrator and its drive. The working chamber is divided by a grate and equipped with loading and unloading windows located along the length of the chamber on both sides of it, above and below the grate. In addition, the device is equipped with an ejector jet-abrasive gun rigidly fixed relative to the stationary body, which is powered from a high-pressure pneumatic line, the outlet nozzle of the gun is located in the hole of the sublattice loading and unloading window, and the ejector nozzle of the gun is connected to the hopper with an abrasive slurry, located below the working chamber and communicates with it. In addition, to obtain a uniform suspension of abrasive particles, a propeller stirrer equipped with a drive for its rotation is installed in the lower part of the hopper with a suspension.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа. The drawing shows a schematic diagram of a device for implementing the method.
Устройство для поверхностной обработки содержит поворотную, упруго подвешенную рабочую камеру 1, предназначенную для размещения в ней обрабатывающей среды, загрузки, обработки, промывки и выгрузки деталей. Ось поворота рабочей камеры 1 шарнирно закреплена на раме 2 с вибратором и его приводом 3. Шарнирное крепление камеры 1 предназначено для передачи ей, через раму 2 и пружины 4, колебаний от вибратора 3, необходимых для обработки деталей. Помимо этого, оно предназначено для поворота на 180o рабочей камеры с тем, чтобы сократить время, необходимое для выполнения операций по разделению деталей и среды, при промывке и выгрузке деталей. Рама 2 и шарнирно крепящаяся к ней рабочая камера 1 установлены на пружинах 4, предназначенных для получения нужного режима колебаний рабочей камеры 1 от вибратора 3 и направленного высокоскоростного потока (струи) рабочей среды 5. Рабочая камера 1 разделена сменной разделительной решеткой 6 на две части 7 и 8, каждая из которых имеет по два загрузочно-разгрузочных окна 9, закрываемых крышками 10. Загрузочно-разгрузочные окна 9 выполнены по длине камеры 1 и расположены по обе стороны ее, над и под решеткой 6. Разделение поворотной камеры 1 решеткой 6 на две части 7 и 8, снабжение ее загрузочно-разгрузочными окнами предназначено для повышения производительности обработки за счет сокращения времени на выполнение операций по разделению деталей и среды и выгрузки, осуществляемой путем замены (поворотом) полости 8 на 7, и наоборот. Верхняя и нижняя части камеры 1 снабжены отверстиями 11, 12, которые предназначены для слива суспензии (11) и удаления в вентиляцию запыленного воздушного потока (12). При повороте камеры 1 на 180o назначение отверстий изменяется. Нижним отверстием посредством трубопровода а-а, рабочая камера 1 сообщается с бункером 13 с абразивной суспензией 14, в нижней части которого смонтирована пропеллерная мешалка 15 с приводом 16. Бункер 13 и привод с мешалкой предназначены для получения однородной взвеси гидроабразивной суспензии, которая должна быть разогнана и с высокой скоростью направлена на часть объема загрузки для того, чтобы изменить режим вибраций камеры 1 и интенсифицировать процесс обработки. Бункер с абразивной суспензией гибким шлангом 17 соединен со всасывающим патрубком эжекторного струйно-абразивного пистолета 18, запитанного через дроссель 19 и клапан отсечки 20 от пневмомагистрали высокого давления 21 с помощью гибкого шланга 22. Такое соединение обеспечивает подачу сжатого воздуха из пневмомагистрали 21, при открытом клапане отсечки 20 и настройки нужного давления дросселем 19, в разгонное сопло эжекторного струйно-абразивного пистолета, что вызывает разряжение в трубопроводе 17, и как следствие, обеспечивает подачу рабочего агента (суспензии) 14 из бункера 13 в пистолет 18. Закрытие клапана 21 перекрывает подачу воздуха в пистолет 18. Эжекторный струйно-абразивный пистолет (ЭСАП) 18 шарнирно соединен с кронштейном 23 и закреплен винтом 24 таким образом, чтобы выходное сопло ЭСАП 18 входило в отверстие окна загрузки-выгрузки 9. Сам кронштейн 23 неподвижно закреплен в корпусе винтом 25. Эти связи обеспечивают подачу направленного потока рабочей среды струи суспензии 5 на часть объема загрузки поперек линии ее тока в рабочей камере 1. Винт 24 предназначен для фиксации угла струи 5, а винт 25 для регулировки и фиксации расстояния от среза сопла ЭСАП 18 до рабочей камеры 1.The surface treatment device comprises a rotatable, resiliently suspended working chamber 1, intended for placement of a processing medium therein, loading, processing, washing and unloading of parts. The axis of rotation of the working chamber 1 is pivotally mounted on the frame 2 with the vibrator and its drive 3. The hinged mounting of the chamber 1 is designed to transmit, through the frame 2 and the spring 4, the vibrations from the vibrator 3 necessary for processing the parts. In addition, it is designed to rotate 180 o the working chamber in order to reduce the time required to perform operations on the separation of parts and the environment, when washing and unloading parts. The frame 2 and the working chamber 1 pivotally attached to it are mounted on springs 4, designed to obtain the desired vibration mode of the working chamber 1 from the vibrator 3 and the directed high-speed flow (jet) of the working medium 5. The working chamber 1 is divided into two parts by a removable dividing grid 6 and 8, each of which has two loading and unloading windows 9, closed by covers 10. Loading and unloading windows 9 are made along the length of the chamber 1 and are located on both sides of it, above and below the grill 6. Separation of the rotary chamber 1 by the grill 6 into two parts 7 and 8, supplying it with loading and unloading windows is intended to increase processing productivity by reducing the time it takes to separate parts and the environment and unloading operations by replacing (turning) the cavity 8 with 7, and vice versa. The upper and lower parts of the chamber 1 are provided with holes 11, 12, which are designed to drain the suspension (11) and remove dusty air stream (12) into the ventilation. When you rotate the camera 1 to 180 o the purpose of the holes changes. The bottom hole through the pipeline aa, the working chamber 1 communicates with the hopper 13 with an abrasive slurry 14, in the lower part of which a propeller stirrer 15 with a drive 16 is mounted. The hopper 13 and the drive with a stirrer are designed to obtain a uniform suspension of the hydroabrasive slurry, which must be dispersed and at a high speed it is directed to a part of the loading volume in order to change the vibration mode of the chamber 1 and to intensify the processing process. The hopper with an abrasive suspension with a flexible hose 17 is connected to the suction pipe of the ejector jet-abrasive gun 18, fed through the throttle 19 and the shut-off valve 20 from the high pressure pneumatic pipe 21 using a flexible hose 22. This connection provides compressed air from the pneumatic pipe 21, with the valve open cut-off 20 and adjusting the desired pressure by the throttle 19 to the accelerating nozzle of the ejector jet-abrasive gun, which causes a vacuum in the pipe 17, and as a result, provides a supply of working agent (slurry) 14 from the hopper 13 to the gun 18. Closing the valve 21 shuts off the air supply to the gun 18. The ejector jet-abrasive gun (ESAP) 18 is pivotally connected to the bracket 23 and secured by a screw 24 so that the ESAP outlet nozzle 18 enters the opening of the loading-unloading window 9. The bracket 23 itself is fixedly mounted in the housing by a screw 25. These connections provide a directed flow of the working medium of the slurry jet 5 to a part of the loading volume across its current line in the working chamber 1. The screw 24 is used to fix the angle wu 5, and screw 25 for adjusting and fixing the distance from the cut of the nozzle ESAP 18 to the working chamber 1.
Устройство (см. рисунок) работает следующим образом. The device (see figure) works as follows.
В начале загружают в нижнюю часть 8 рабочей камеры 1 через окно 9 рабочую среду и детали. Три окна 9 закрывают крышками 10. При открепленных винтах 23, 24 и снятой крышке 10, четвертого окна, устанавливают ЭСАП 18 таким образом, чтобы его выходное сопло попало в отверстие дверцы четвертого (подрешеточного) окна 9, а его ось наклона обеспечивала бы требуемый угол атаки струи. Закрепляют ЭСАП 18 винтами 23, 24, включают двигатель мешалки 15 и осуществляют барботаж гидроабразивной суспензии в бункере 13, где ее ранее разместили. Затем одновременно включают привод вибратора 3 и клапан отсечки 20 (предварительная настройка дросселя 19 обеспечивает требуемое давление сжатого воздуха, подводимого к ЭСАП 18 по гибкому шлангу 22). Сжатый воздух из пневмомагистрали высокого давления 21, через дроссель 19 по гибкому шлангу 22, поступает в разгонное сопло ЭСАП 18, где он, разгоняясь, создает разряжение в эжектирующем патрубке и гибком шланге 17, которым тот соединен с бункером 13. Гидроабразивная суспензия 14, находящаяся в бункере 13 под воздействием атмосферного давления поступает по шлангу 17 в ЭСАП и, разгоняясь до высокой скорости, выбрасывается в рабочую камеру 1 таким образом, чтобы получаемая струя перекрывала камеру по длине (для этого при необходимости монтируют несколько ЭСАПов). Вращающийся вибратор 3 создает колебания (гармоническую возмущающую силу), которые с помощью рамы 2, пружин 4 передаются рабочей камере 1 и всему объему загрузки (рабочей среде и деталям). Объем загрузки под действием вибраций начинает, перемешиваясь перемещаться внутри камеры 1. Движение всей массы загрузки происходит только в нижней подрешеточной камере 8. Оно не равномерно. У стенок камеры 1 скорость перемещения деталей и среды больше, чем вдали от них, так как объем загрузки получает вибровоздействие именно от стенок и днища камеры 1. Неравномерное движение слоев загрузки и вызывает перемешивание деталей. Они занимают различное положение в рабочей среде, воспринимают различные импульсы сил, соударяются между собой и с рабочей средой различными поверхностями и под разными углами. Соударения вызывают контактные напряжения в деформируемых объемах детали, которые при многократном их повторении и приводят к разрушению ее поверхностных слоев. Поступательное движение объема загрузки в камере 1 при интенсивном ее перемешивании приводит под высокоскоростную струю 5 от ЭСАП 18 в каждый момент времени некоторый "новый" объем деталей и среды, представляющий собой часть всего, циркулирующего в камере, объема. По поверхности этой части объема и ударит высокоскоростной поток (струя 5). В результате соударения резко возрастает величина контактных напряжений в деформируемых объемах поверхностных слоев материала тех деталей, на которые попадает направленный поперек линий тока загрузки поток суспензии, что интенсифицирует процесс разрушения поверхностных слоев материала деталей из-за изменения усталостного механизма разрушения на хрупкий. Помимо этого, эти детали и среда, вследствие напора струи, получают скорость перемещения вдоль струи, и поступательно перемещаются относительно всего объема загрузки, что в свою очередь интенсифицирует процесс перемешивания и соударения деталей и, следовательно, их износ. Так как под направленный поток (струю) попадает в каждый момент времени другой "новый" объем деталей, по-разному ориентированный в пространстве, то опорная площадка (след струи поперек движения всего объема загрузки) подвижна, и реакция силового воздействия струи на детали и среду в камере 1 все время меняется и по величине, и по направлению из-за изменения угла атаки. Это в свою очередь, увеличивает величину вибрационного воздействия на весь объем загрузки так как камера 1 установлена на пружинах 4 и, следовательно, интенсифицирует процесс обработки. Циркуляция всего объема загрузки в рабочей камере 1 приводит к тому, что часть объема загрузки под струей непрерывно меняется. Многочисленные в единицу времени соударения деталей и абразивной среды происходят одновременно со всех сторон по всему объему загрузки и в зоне отпечатка следа струи, поэтому все поверхности деталей, размещенных в рабочей камере, обрабатываются примерно одинаково, и шероховатость их поверхности, получаемая по окончании процесса обработки, одинакова по всем участкам детали. At the beginning they load the working medium and parts into the lower part 8 of the working chamber 1 through the window 9. Three windows 9 are closed with covers 10. When the screws 23, 24 and the cover 10 of the fourth window are removed, the ESAP 18 is installed so that its output nozzle falls into the hole of the door of the fourth (sublattice) window 9, and its tilt axis provides the required angle jet attack. The ESAP is fixed with 18 screws 23, 24, the mixer motor 15 is turned on, and the hydro-abrasive suspension is bubbled in the hopper 13, where it was previously placed. Then, the vibrator 3 drive and the shutoff valve 20 are simultaneously turned on (pre-setting of the throttle 19 provides the required pressure of the compressed air supplied to the ESAP 18 via the flexible hose 22). Compressed air from the high pressure pneumatic line 21, through the throttle 19 through the flexible hose 22, enters the ESAP 18 acceleration nozzle, where it accelerates and creates a vacuum in the ejection pipe and flexible hose 17, which connects it to the hopper 13. Hydroabrasive slurry 14, located in the bunker 13, under the influence of atmospheric pressure, enters the ESAP through the hose 17 and, accelerating to a high speed, is thrown into the working chamber 1 so that the resulting stream overlaps the length of the chamber (for this, if necessary, mount several only ESAPs). The rotating vibrator 3 creates vibrations (harmonic disturbing force), which are transmitted to the working chamber 1 and the entire loading volume (working medium and parts) using the frame 2, springs 4. The load volume under the action of vibrations begins, moving mixed inside the chamber 1. The movement of the entire mass of the load occurs only in the lower sublattice chamber 8. It is not uniform. At the walls of chamber 1, the speed of movement of parts and the medium is greater than away from them, since the loading volume receives vibration from the walls and bottom of chamber 1. The uneven movement of the loading layers causes mixing of the parts. They occupy a different position in the working medium, perceive various impulses of forces, collide with each other and with the working medium with different surfaces and at different angles. Collisions cause contact stresses in the deformable volumes of the part, which, when repeated many times, lead to the destruction of its surface layers. The progressive movement of the loading volume in the chamber 1 with its intensive mixing leads to a “new” volume of parts and medium, which is part of the total volume circulating in the chamber, under the high-speed jet 5 from ESAP 18 at each moment of time. A high-speed flow will hit the surface of this part of the volume (stream 5). As a result of the collision, the magnitude of the contact stresses in the deformable volumes of the surface layers of the material of those parts onto which the stream of suspension flows directed across the load stream lines falls, which intensifies the process of destruction of the surface layers of the material of parts due to a change in the brittle fracture fatigue mechanism. In addition, these parts and the medium, due to the pressure of the jet, get the speed of movement along the jet, and progressively move relative to the entire volume of the load, which in turn intensifies the process of mixing and collision of the parts and, consequently, their wear. Since at the same time a different “new” volume of parts, differently oriented in space, falls under the directed flow (jet) at each moment of time, the supporting platform (the track of the jet across the movement of the entire loading volume) is mobile, and the reaction of the force action of the jet on the parts and the medium in chamber 1, it constantly changes both in magnitude and direction due to a change in the angle of attack. This, in turn, increases the magnitude of the vibration effect on the entire volume of the load as the chamber 1 is mounted on the springs 4 and, therefore, intensifies the processing process. The circulation of the entire volume of the load in the working chamber 1 leads to the fact that part of the volume of the load under the jet is continuously changing. Numerous per unit time collisions of parts and abrasive media occur simultaneously from all sides over the entire loading volume and in the imprint area of the jet trace, therefore, all surfaces of parts placed in the working chamber are processed approximately the same, and the surface roughness obtained at the end of the processing the same in all parts of the part.