RU2333825C2

RU2333825C2 - Centrifugal planetary device for processing of parts

Info

Publication number: RU2333825C2
Application number: RU2006132149/02A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Петрович Сергиев (RU); Аркадий Петрович Сергиев; Игорь Олегович Матвеев (RU); Игорь Олегович Матвеев; Сергей Сергеевич Сергиев (RU); Сергей Сергеевич Сергиев; Денис Александрович Спицын (RU); Денис Александрович Спицын
Original assignee: Аркадий Петрович Сергиев; Игорь Олегович Матвеев; Сергей Сергеевич Сергиев; Денис Александрович Спицын
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-09-20
Also published as: RU2006132149A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention is related to the field of machine-building and may be used in finishing - cleanup processing of parts with loose abrasive. Working chambers are installed on the device carrier. The chambers are connected to the mechanism of their displacement from external master cam to the internal one along the carrier in one cycle of parts processing. Working chambers are installed at the angle to the axis of carrier rotation with the possibility of subsequent rolling along external and internal master cams.

EFFECT: intensification of processing process, increase of surface quality.

7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии механической обработки, а именно к отделочно-зачистной обработке деталей свободным абразивом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и приборостроения.The invention relates to the technology of mechanical processing, namely to finishing and cleaning of parts with a free abrasive, and can be used in various industries of mechanical engineering and instrument making.

Известно устройство для финишной обработки деталей в контейнерах с планетарным вращением, представляющее собой контейнеры, установленные на водиле, совершающие помимо планетарного движения переносное вращение вокруг оси перпендикулярной оси вращения ротора (а.с. №1627382 А1, М кл. В24В 31/104). Недостаток устройства - работа устройства в одном режиме в течении всего цикла обработки.A device for finishing parts in containers with planetary rotation is known, which is containers mounted on a carrier, which, in addition to planetary movement, perform portable rotation around the axis of the perpendicular axis of rotation of the rotor (AS No. 1627382 A1, M class B24V 31/104). The disadvantage of the device is the operation of the device in one mode during the entire processing cycle.

Известна установка (а.с. №231338, М кл. 67а. 23) для центробежной абразивной обработки деталей в контейнерах. Ось, относительно которой движутся вращающиеся контейнеры, расположена горизонтально. Недостаток устройства - движение рабочих камер по одной траектории (окружности) в течение всего цикла обработки, что обеспечивает один режим обработки деталей.Known installation (AS No. 231338, M CL. 67a. 23) for centrifugal abrasive processing of parts in containers. The axis relative to which the rotating containers move is horizontal. The disadvantage of this device is the movement of the working chambers along one trajectory (circle) during the entire processing cycle, which provides one mode of processing parts.

Ближайшим техническим решением по технической сути и достигаемому результату является центробежное устройство для центробежно-планетарной обработки (патент №1509234 А1, кл. В24В 31/104), принятое в качестве прототипа. Устройство содержит вращающуюся посредством привода платформу, несущую вертикально размещенные рабочие камеры, установленные с возможностью вращения вокруг своих осей путем кинематической связи с центральным элементом, закрепленным посредством вала на основании. Рабочие камеры размещены на платформе шарнирно и связаны между собой введенным в устройство бандажным кольцом, при этом вал, связывающий центральный элемент с основанием, выполнен торсионным.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is a centrifugal device for centrifugal planetary processing (patent No. 1509234 A1, class B24B 31/104), adopted as a prototype. The device comprises a platform rotating by means of a drive, carrying vertically arranged working chambers mounted for rotation around their axes by kinematic connection with a central element fixed by means of a shaft to the base. The working chambers are pivotally mounted on the platform and interconnected by a retaining ring introduced into the device, while the shaft connecting the central element to the base is made torsion-shaped.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- ось контейнера параллельна оси вращения водила, то есть отсутствует возможность изменения угла наклона рабочей камеры, что приводит к отсутствию вертикальной составляющей ускорения, поэтому не обеспечивается послойное перемешивание технологической среды.- the axis of the container is parallel to the axis of rotation of the carrier, that is, there is no possibility of changing the angle of inclination of the working chamber, which leads to the absence of a vertical component of acceleration, therefore, layer-by-layer mixing of the process medium is not provided.

- работа устройства осуществляется в одном режиме в течение всего цикла обработки деталей.- the operation of the device is carried out in one mode during the entire cycle of processing parts.

- конструкция сложна в изготовлении и в обслуживании из-за введенного центрального зубчатого колеса.- the design is difficult to manufacture and maintain due to the introduced central gear.

Задача изобретения - создать устройство, многократно увеличивающее контактное взаимодействие абразивного зерна в зоне обработки с обрабатываемой поверхностью деталей, обеспечивающее интенсификацию процесса, имеющее возможность переналаживаться под различные режимы обработки (за счет изменения угла наклона камер), а также производить последовательно черновую и чистовую обработки за один цикл обработки деталей, переключаясь с наружного копира на внутренний.The objective of the invention is to create a device that greatly increases the contact interaction of abrasive grain in the processing zone with the workpiece surface of the parts, providing process intensification, having the ability to be adapted to various processing modes (by changing the angle of the chambers), as well as sequentially roughing and finishing for one part processing cycle, switching from an external copier to an internal one.

Техническим результатом является интенсификация процесса обработки при одновременном улучшении качества поверхности и снижении величины шероховатости.The technical result is the intensification of the processing process while improving surface quality and reducing roughness.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство центробежно-планетарное для обработки деталей содержит расположенные на водиле рабочие камеры, снабжено наружным и внутренним копирами и механизмом перемещения рабочих камер от одного копира к другому вдоль водила в одном цикле обработки деталей, при этом рабочие камеры установлены под углом к оси вращения водила с возможностью последовательного обкатывания по наружному и внутреннему копирам для обеспечения различных режимов обработки. Копиры выполнены с круговым профилем для обеспечения движения точек рабочих камер при обкатке по наружному и внутреннему копирам по законам, соответственно, гипоциклоиды и эпициклоиды в одном цикле обработки деталей. Рабочие камеры расположены в подшипниковых узлах, выполненных с возможностью их замены для изменения угла наклона оси рабочей камеры к оси вращения водила и создания ее движения по закону конического маятника с различными углами наклона. Устройство снабжено синхронной муфтой компенсирующей угол наклона рабочей камеры по плоскости подшипникового узла и узлом прижима рабочей камеры к копирам. Наружный и внутренний копиры могут быть выполнены с профильной поверхностью, при этом рабочие камеры установлены с возможностью движения по траектории, заданной копирами. Рабочие камеры установлены с возможностью вращения с переменной скоростью на разных участках копиров.The specified technical result is achieved by the fact that the centrifugal-planetary device for processing parts contains working chambers located on the carrier, is equipped with an external and internal copier and a mechanism for moving the working chambers from one copier to another along the carrier in one processing cycle of parts, while the working chambers are installed under angle to the axis of rotation of the carrier with the possibility of sequentially rolling around the outer and inner copiers to provide various processing modes. The copiers are made with a circular profile to ensure the movement of the points of the working chambers when running along the outer and inner copiers according to the laws, respectively, of hypocycloids and epicycloids in one part processing cycle. The working chambers are located in the bearing units, made with the possibility of replacing them to change the angle of inclination of the axis of the working chamber to the axis of rotation of the carrier and create its movement according to the law of a conical pendulum with different angles of inclination. The device is equipped with a synchronous clutch compensating the angle of inclination of the working chamber along the plane of the bearing assembly and the clamping unit of the working chamber to the copiers. The outer and inner copiers can be made with a profile surface, while the working chambers are installed with the possibility of movement along the path specified by the copiers. The working chambers are mounted with the possibility of rotation with variable speed in different parts of the copiers.

На фиг.1 изображено устройство центробежно-планетарное для обработки деталей, вид сверху; на фиг.2 - то же устройство, разрез А-А.In Fig.1 shows a centrifugal planetary device for processing parts, top view; figure 2 is the same device, section aa.

Устройство состоит из двух рабочих камер 1, расположенных по обе стороны от оси вращения водила 2, посаженых на вал 3 и располагающихся в подшипниковом узле 4. Рабочие камеры 1 жестко соединены с валом 3, который через синхронную муфту 5 соединен с фрикционным колесом 6. Соединенное с валом 3 фрикционное колесо 6 через типовую синхронную муфту 5 самоустанавливается (компенсируя угол наклона рабочих камер 1) по плоскости подшипникового узла 4, в котором для уменьшения сил трения, возникающих при вращении фрикционного колеса 6, имеется кольцевая проточка с находящимися в ней шариками 7. Камера меняет свой угол наклона за счет замены подшипникового узла 4 подшипниковым узлом 4' другого исполнения с углом наклона вала 3, подбираемого экспериментально для каждой обрабатываемой группы деталей. Подшипниковый узел 4 совместно с рабочими камерами 1 может перемещаться по пазу водила 2 во время обработки деталей с помощью встроенных в водило пневмоцилиндров 8, шток которых перемещает их вдоль паза водила 2, обеспечивая тем самым, различные режимы обработки деталей. Для передачи вращения водилу 2 используется вал 9, жестко соединенный с водилом 2. Для подачи воздуха в пневмоцилиндры используется пневматическая муфта 10, соединенная с валом 9, вращающим водило 2. В валу 9 с этой же целью имеются два отверстия - одно для создания давления, а другое для сброса отработанного воздуха. С целью передачи вращения рабочим камерам 1 через фрикционные колеса 6 используются наружный копир 11 и внутренний копир 12.The device consists of two working chambers 1 located on both sides of the axis of rotation of carrier 2, mounted on shaft 3 and located in the bearing assembly 4. The working chambers 1 are rigidly connected to the shaft 3, which is connected via a synchronous clutch 5 to the friction wheel 6. Connected with the shaft 3, the friction wheel 6, through a typical synchronous clutch 5, is self-aligning (compensating for the angle of inclination of the working chambers 1) along the plane of the bearing assembly 4, in which, to reduce the friction forces arising from the rotation of the friction wheel 6, there is an annular a point with balls 7. The camera changes its angle of inclination by replacing the bearing assembly 4 with a bearing assembly 4 'of a different design with the angle of inclination of the shaft 3, selected experimentally for each group of parts being processed. The bearing assembly 4 together with the working chambers 1 can move along the carrier groove 2 during the processing of parts using the pneumatic cylinders 8 built into the carrier, the rod of which moves them along the carrier groove 2, thereby providing various processing modes for the parts. To transmit rotation to the carrier 2, a shaft 9 is used, rigidly connected to the carrier 2. To supply air to the pneumatic cylinders, a pneumatic clutch 10 is used, connected to the shaft 9 rotating the carrier 2. There are two holes in the shaft 9 for the same purpose - one for creating pressure, and another to discharge the exhaust air. In order to transmit rotation to the working chambers 1 through the friction wheels 6, an external copier 11 and an internal copier 12 are used.

Частота вращения вала 9 регулируется за счет изменения передаточного отношения привода (например, путем смены шкивов клиноременной передачи) от двигателя к шпиндельному узлу 13 или частотным преобразователем изменяющим частоту вращения электродвигателя в необходимом диапазоне, что позволяет подбирать оптимальные технологические режимы обработки деталей.The frequency of rotation of the shaft 9 is controlled by changing the gear ratio of the drive (for example, by changing the pulleys of the V-belt drive) from the engine to the spindle unit 13 or by a frequency converter changing the frequency of rotation of the electric motor in the required range, which allows you to select the optimal technological modes of processing parts.

Рабочие камеры, установленные под углом к оси вращения водила, в начале цикла обкатываются по наружному копиру, совершая встречное вращение по отношению к направлению вращения водила, обеспечивая черновую обработку деталей - снятие заусенцев с обрабатываемых деталей после штамповки, округление острых кромок, а также исправление других грубых дефектов. Затем рабочие камеры с помощью механизма, обеспечивающего перемещение камер вдоль водила в процессе обработки, смещаются по нему от наружного к внутреннему копиру, совершая вращение в том же направлении, что и вращение водила. Смещение рабочих камер ближе к оси вращения водила уменьшает силы, влияющие на величину внедрения свободного абразива в детали, уменьшая их шероховатость. Таким образом, последовательная черновая и чистовая обработки за один цикл существенно снижает технологическое время процесса. Копиры, как для внутреннего, так и для наружного зацеплений камер, кроме кругового профиля могут иметь различный профиль своих торцевых поверхностей, отличных от круга, например элипс. Это обеспечивает дополнительную интенсификацию процесса обработки деталей за счет движений рабочих камер по траектории задаваемой профилем одного из копиров, т.к. неравномерные скорости движения камер вызывают появление тангенсальных ускорений и увеличение относительных перемещений частиц загрузки, а значит и дополнительных сил резания, приводящих к уменьшению времени на обработку деталей. Наличие угла наклона камеры относительно вертикальной оси вращения обеспечивает градиент скорости по высоте. Это также приводит к интенсивному послойному перемешиванию деталей и технологической среды, что обеспечивает стабильность технологического процесса и равномерные параметры качества поверхностного слоя.The working chambers, installed at an angle to the axis of rotation of the carrier, are run around the outer copy at the beginning of the cycle, performing counter-rotation relative to the direction of rotation of the carrier, providing rough processing of parts - removing burrs from workpieces after stamping, rounding of sharp edges, as well as correcting others gross defects. Then, the working chambers using a mechanism for moving the chambers along the carrier during processing, are shifted along it from the outer to the inner copy, performing rotation in the same direction as the rotation of the carrier. The displacement of the working chambers closer to the axis of rotation of the carrier reduces the forces affecting the amount of free abrasive penetration into the part, reducing their roughness. Thus, consistent roughing and finishing in one cycle significantly reduces the technological time of the process. The copiers, both for internal and external meshing of the cameras, in addition to the circular profile can have a different profile of their end surfaces, different from the circle, for example an ellipse. This provides additional intensification of the processing of parts due to the movement of the working chambers along the path specified by the profile of one of the copiers, because uneven speeds of movement of the chambers cause the appearance of tangential accelerations and an increase in the relative displacements of the loading particles, and hence additional cutting forces, leading to a decrease in the time for processing parts. The presence of the angle of the camera relative to the vertical axis of rotation provides a gradient of speed along the height. This also leads to intensive layer-by-layer mixing of parts and the process medium, which ensures the stability of the process and uniform quality parameters of the surface layer.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В рабочие камеры 1 загружают обрабатываемые детали и технологическую среду, заполняя 70% ее объема (2/3 высоты камеры). Устройство закрывают прозрачной крышкой, позволяющей производить визуальное наблюдение за процессом. Включают вращение двигателя, который через клиноременную передачу передает крутящий момент на вал 9, жестко соединенный с водилом 2. В начале цикла обработки деталей с помощью пневмоцилиндров, рабочие камеры располагаются по краям водила 2. Вращение камер 1 начинается при вращении водила 2 вследствие зацепления фрикционного колеса 6 с копиром 11. В случае, если поверхность копира И, по которой обкатывается фрикционное колесо 6 выполнена в виде окружности, то движение любой точки внутренней поверхности камер передающей движение частицам технологической загрузки, осуществляется по закону гипоциклоиды. Затем по истечении времени подбираемого экспериментально, автоматически, с помощью реле времени, срабатывают пневмоцилиндры 8, которые передвигают рабочие камеры 1 вдоль водила 2, толкая подшипниковый узел 4, и вводят их в зацепление через фрикционное колесо 6 с копиром 12. В случае, если поверхность копира 12, по которой обкатывается фрикционное колесо 6, выполнена в виде окружности, то движение точек рабочих камер 1 осуществляется по закону эпициклоиды. Время окончания цикла может быть задано также с помощью реле времени и подбирается экспериментально. По окончании цикла обработанные детали выгружаются из камер, и цикл работы устройства повторяется.Workpieces 1 are loaded with workpieces and technological medium, filling 70% of its volume (2/3 of the chamber height). The device is closed with a transparent cover, allowing visual observation of the process. Turn on the rotation of the engine, which transfers the torque through the V-belt drive to the shaft 9, rigidly connected to the carrier 2. At the beginning of the cycle of processing parts using pneumatic cylinders, the working chambers are located at the edges of the carrier 2. The rotation of the cameras 1 begins when the carrier 2 rotates due to the friction wheel being engaged 6 with a copier 11. If the surface of the copier AND, on which the friction wheel 6 rolls around, is made in the form of a circle, then the movement of any point on the inner surface of the cameras transmitting the movement of particles to the logical load carried by hypocycloid law. Then, after the time selected experimentally, automatically, using a time relay, pneumatic cylinders 8 are activated, which move the working chambers 1 along the carrier 2, pushing the bearing assembly 4, and enter them into engagement through the friction wheel 6 with the copier 12. In case the surface copier 12, on which the friction wheel 6 is run in, is made in the form of a circle, then the movement of the points of the working chambers 1 is carried out according to the law of the epicycloid. The end time of the cycle can also be set using a time relay and is selected experimentally. At the end of the cycle, the processed parts are unloaded from the chambers, and the cycle of the device is repeated.

Claims

1. The device is a centrifugal planetary for processing parts, containing working chambers located on the carrier, characterized in that it is equipped with an external and internal copiers and a mechanism for moving the working chambers from one copier to another along the carrier in one processing cycle of parts, while the working chambers are installed at an angle to the axis of rotation of the carrier with the possibility of sequentially rolling around the outer and inner copiers to provide various processing modes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the said copiers are made with a circular profile to ensure the movement of the points of the working chambers when running along the outer and inner copiers according to the laws, respectively, of hypocycloids and epicycloids in one part processing cycle.

3. The device according to claim 1, characterized in that the working chambers are located in bearing units made with the possibility of replacing them to change the angle of inclination of the axis of the working chamber to the axis of rotation of the carrier and create its movement according to the law of a conical pendulum with different angles of inclination.

4. The device according to claim 3, characterized in that it is equipped with a synchronous clutch that compensates for the angle of inclination of the working chamber along the plane of the bearing assembly.

5. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a node for clamping the working chamber to the copiers.

6. The device according to claim 5, characterized in that the outer and inner copiers are made with a profile surface, while the working chambers are installed with the possibility of movement along the path specified by the copier.

7. The device according to claim 6, characterized in that the working chambers are mounted for rotation with variable speed in different parts of the copiers.