RU2353503C1

RU2353503C1 - Vibratory percussion part processing device

Info

Publication number: RU2353503C1
Application number: RU2007145117/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Румянцев (RU); Юрий Сергеевич Румянцев; Игорь Константинович Ананьин (RU); Игорь Константинович Ананьин; Дмитрий Владимирович Галяпин (RU); Дмитрий Владимирович Галяпин
Original assignee: Открытое акционерное общество Национальный институт авиационных технологий (ОАО НИАТ)
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-04-27

Abstract

FIELD: engineering industry.

SUBSTANCE: invention refers to abrasive treatment, and can be used in aerospace industry, automobile production and other industries for vibration surface treatment of parts made from steels, aluminium and titanium alloys. Container is mounted on the frame that is elastically installed and that carries inertial vibrators with shafts connected to rotary drive. Device for locating and fixing the processed part is installed in the container. That device is made in the form of a rigid frame equipped on both edges thereof with shafts with trunnions and installed in detachable bearing assemblies fixed on the container walls. On the shafts of the device for locating and fixing the processed part there rigidly fixed are metal impellers with blades that are fixed radially.

EFFECT: providing free permanent rotation during processing of parts of various shape and sizes, thus obtaining maximum uniformity and stable quality of processing.

4 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Изобретение относится к технологическим процессам, более конкретно к способам и устройствам для поверхностной обработки деталей с воздействием вибраций с помощью контейнеров, совершающих колебательное движение, и может быть использовано при виброударной обработке деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов, для улучшения микрогеометрии и снятия дефектных слоев с обрабатываемых поверхностей, скругления острых кромок, поверхностного упрочнения и для улучшения эксплуатационных характеристик деталей, снижения трудоемкости процесса обработки на предприятиях авиакосмической, автомобильной и других отраслей промышленности.The invention relates to technological processes, and more particularly to methods and devices for surface treatment of parts with the influence of vibrations using containers that oscillate, and can be used in vibro-shock treatment of parts made of steel, aluminum and titanium alloys, to improve microgeometry and removal of defective layers from machined surfaces, rounding of sharp edges, surface hardening and to improve the operational characteristics of parts, reduce the labor intensity of ECCA processing enterprises of aerospace, automotive and other industries.

Уровень техники.The prior art.

Известны установки для виброударной обработки, включающие контейнер, подвешенный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, соединенные с приводом вращения. При этом обрабатываемые детали устанавливаются в контейнере, а сам контейнер загружается абразивным наполнителем. (См. Л.Г.Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. М., Машиностроение, 1987, стр.214, рис.144, б.) По такой схеме выполнены, например, вибрационные установки по А.С. СССР №№229245, 275777, 599963.Known installations for vibroimpact processing, including a container suspended on an elastically mounted frame carrying inertial vibrators with shafts connected to a rotation drive. In this case, the workpieces are installed in the container, and the container itself is loaded with abrasive filler. (See L.G. Odintsov. Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation. M., Mashinostroenie, 1987, p. 214, Fig. 144, b.) According to this scheme, for example, vibration units according to A.S. USSR No. 229245, 275777, 599963.

Недостатком таких машин является то, что абразивные рабочие тела, свободно перемещаясь, обрабатывают интенсивно одну сторону деталей. Вторая сторона деталей будет при этом обрабатываться менее интенсивно или вообще не обрабатываться совсем. Это обстоятельство приводит к неравномерности обработки, к снижению производительности обработки.The disadvantage of such machines is that the abrasive working bodies, moving freely, intensively process one side of the parts. The second side of the parts will be processed less intensively or not at all. This circumstance leads to uneven processing, to a decrease in processing productivity.

Для интенсификации и повышения качества обработки применяют вращение деталей от дополнительного привода. (См. Л.Г.Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. М., Машиностроение, 1987, стр.214, рис.144, в.)To intensify and improve the quality of processing, rotation of parts from an additional drive is used. (See L.G. Odintsov. Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation. M., Mechanical Engineering, 1987, p. 214, fig. 144, c.)

Примерами использования таких схем являются машины по А.С. СССР №№1006183, В24В 31/06, 1983 г.; 1502276 - 1987 г., 1803308 - 1990 г., патенту РФ №2173627, В24В 31/06, 1999 г. Недостатком таких машин является усложнение их конструкции и, как следствие, удорожание обработки.Examples of the use of such schemes are machines according to A.S. USSR No. 1006183, B24B 31/06, 1983; 1502276 - 1987, 1803308 - 1990, RF patent No. 2173627, B24B 31/06, 1999. The disadvantage of such machines is the complexity of their design and, as a consequence, the cost of processing.

Известны вибрационные машины, использующие принцип самовращения деталей под действием вращающихся рабочих тел и снабженные устройствами, обеспечивающими самовращение деталей. Такое устройство может быть выполнено в виде шарнирно установленной крестовины, на концах которой устанавливаются обрабатываемые детали. (См. Л.Г.Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. М., Машиностроение, 1987, стр.214, рис.144, г.)Known vibration machines using the principle of self-rotation of parts under the action of rotating working bodies and equipped with devices for self-rotation of parts. Such a device can be made in the form of a pivotally mounted cross, at the ends of which workpieces are installed. (See L.G. Odintsov. Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation. M., Mechanical Engineering, 1987, p. 214, Fig. 144, g.)

Примером такой машины является устройство для вибрационной обработки деталей по А.С. СССР №182020, В24В 31/06, 1964 г. Недостатком такой машины является невозможность использовать ее для обработки крупногабаритных изделий.An example of such a machine is a device for vibration processing of parts according to A.S. USSR No. 182020, V24V 31/06, 1964. The disadvantage of this machine is the inability to use it for processing large-sized products.

Известна установка для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей, содержащая контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения и расположенными в два ряда под контейнером по обе стороны от его центра тяжести, контейнер снабжен приспособлением для размещения и закрепления обрабатываемой детали, самоустанавливающимся на заданный угол обработки и выполненным в виде жесткой рамы, снабженной по обоим своим торцам расположенными вдоль оси вращения цапфами, установленными в подшипниках разъемных люнетов, закрепленных на боковых стенках контейнера, и упорами, взаимодействующими с переставляемыми фиксаторами, задающими угол установки рамы при различных направлениях вращения валов вибраторов и установленными в радиусных пазах торцевых пластин, связанных с боковыми стенками контейнера. (См. патент РФ на полезную модель №63281, B24B 31/06, 2007 г.)A known installation for vibroimpact surface treatment of thin-walled parts, containing a container for placing the workpieces together with an abrasive filler mounted on an elastically mounted frame bearing inertial vibrators with shafts connected to the drive of rotation and located in two rows under the container on either side of its center of gravity , the container is equipped with a device for placement and fixing of the workpiece, self-adjusting at a given processing angle and made in the form of a rigid a frame equipped with trunnions located along both axes of rotation mounted in the bearings of detachable lunettes mounted on the side walls of the container, and with stops interacting with interchangeable latches that set the angle of the frame for different directions of rotation of the vibrator shafts and are installed in the radius grooves of the end plates associated with the side walls of the container. (See RF patent for utility model No. 63281, B24B 31/06, 2007)

Такое выполнение устройства позволяет обеспечить стабильные условия положения детали для равномерной, без излишних ударных нагрузок, обработки обеих поверхностей плоских деталей.This embodiment of the device allows to provide stable conditions for the position of the part for uniform, without unnecessary shock loads, processing of both surfaces of flat parts.

Недостатком известной установки является то, что она не обеспечивает равномерности обработки деталей сложной конфигурации.A disadvantage of the known installation is that it does not provide uniform processing of parts of complex configuration.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего максимальную равномерность виброударной обработки поверхностей длинномерных деталей сложной геометрической формы типа балок, фитингов и др.The objective of the invention is to develop a device that ensures maximum uniformity of vibration-shock treatment of surfaces of long parts of complex geometric shape such as beams, fittings, etc.

При этом устройство должно быть простым по конструкции, а процесс обработки - стабильным.At the same time, the device should be simple in design, and the processing process should be stable.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей, содержащем контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения, при этом контейнер снабжен приспособлением для размещения и закрепления обрабатываемой детали, выполненным в виде жесткой рамы, снабженной по обоим своим торцам валами с цапфами и устанавливаемой в разъемных подшипниковых узлах, закрепленных на стенках контейнера, приспособление для размещения и закрепления обрабатываемой детали выполнено с валами с установленными на них неподвижно металлическими крыльчатками с радиально закрепленными лопастями.This object is achieved by the fact that in the device for vibroimpact surface treatment of thin-walled parts, containing a container for accommodating the workpieces with abrasive filler mounted on an elastically mounted frame carrying inertial vibrators with shafts associated with a rotation drive, while the container is equipped with a device for placement and fixing the workpiece, made in the form of a rigid frame, equipped with shafts with trunnions at both ends and installed in split shipnikovyh nodes attached to the walls of the container adapted to receive and hold the workpiece is arranged shafts mounted with a fixed metal impellers with radial fixed blades.

Такое выполнение устройства позволяет обеспечить свободное стабильное, без применения каких-либо дополнительных приводов, вращение в процессе обработки деталей различной формы и размеров в целях получения максимальной равномерности и стабильности качества обработки.This embodiment of the device allows to ensure free stable, without the use of any additional drives, rotation during processing of parts of various shapes and sizes in order to obtain maximum uniformity and stability of processing quality.

Перечень чертежей.The list of drawings.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:

фиг.1 - показывает общий вид устройства для виброударной обработки деталей, выполненного в соответствии с изобретением, в аксонометрии, вид сверху;figure 1 - shows a General view of a device for vibration processing of parts made in accordance with the invention, in a perspective view, top view;

фиг.2 - показывает продольный разрез устройства;figure 2 - shows a longitudinal section of a device;

фиг.3 - показывает общий вид технологического приспособления для закрепления детали в аксонометрии;figure 3 - shows a General view of the technological device for fixing parts in a perspective view;

фиг.4 - показывает общий вид устройства ограничения рабочей зоны в аксонометрии.figure 4 - shows a General view of the device restricting the working area in a perspective view.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Устройство для виброударной обработки поверхностей тонкостенных деталей содержит контейнер для размещения обрабатываемых деталей вместе с абразивным наполнителем, смонтированный на упруго установленной раме, несущей инерционные вибраторы с валами, связанными с приводом вращения.A device for vibroimpact surface treatment of thin-walled parts contains a container for placing the workpieces together with an abrasive filler mounted on an elastically mounted frame that carries inertial vibrators with shafts connected with a rotation drive.

Контейнер 1 (см. фиг.1 и 2), в котором происходит обработка, представляет собой жесткую прочную конструкцию из листовой стали, которой придана определенная форма в сечении (U-образная, прямоугольная, прямоугольная с закругленными краями), и с приваренными торцевыми стенками 21, 22.The container 1 (see FIGS. 1 and 2) in which the processing takes place is a rigid, robust construction made of sheet steel, which has a certain shape in cross section (U-shaped, rectangular, rectangular with rounded edges), and with welded end walls 21, 22.

На торцевых стенках 21, 22 контейнера 1 с внутренней стороны установлены подшипниковые узлы 2.On the end walls 21, 22 of the container 1 from the inner side are mounted bearing assemblies 2.

Контейнер снабжен технологическим приспособлением 3 для размещения и закрепления обрабатываемой детали 4, выполненным в виде жесткой рамной конструкции, состоящей из продольных планок 5 и торцевых стенок 6. На планках установлены крепежные элементы 7 в форме зажимов для закрепления обрабатываемой детали 4. К торцевым стенкам 6 с обеих сторон приспособления 3 приварены валы 8 с установленными на них неподвижно металлическими крыльчатками 10 с радиально закрепленными прямоугольными лопастями. Лопасти крыльчатки 10 имеют ширину 60-80 мм, а рабочая длина лопастей составляет 2/3 величины радиуса контейнера 1, в котором смонтировано технологическое приспособление 3. Кроме того, валы 8 на своих концах снабжены цапфами для закрепления в подшипниковых узлах 9, 2, состоящих из нижней неподвижной части, закрепленной на стенке контейнера болтами, и верхней съемной. Конструкция технологического приспособления 3 рассчитана на габаритные размеры и, прежде всего, длину конкретной детали 4. При необходимости закрепления для обработки детали большей длины применяется приспособление соответствующей длины.The container is equipped with a technological device 3 for placing and fixing the workpiece 4, made in the form of a rigid frame structure consisting of longitudinal strips 5 and end walls 6. Fastening elements 7 are installed on the strips in the form of clamps for fixing the workpiece 4. To end walls 6 s On both sides of the fixture 3, shafts 8 are welded with metal impellers 10 fixedly mounted on them with radially fixed rectangular blades. The impeller blades 10 have a width of 60-80 mm, and the working length of the blades is 2/3 of the radius of the container 1 in which the technological device 3 is mounted. In addition, the shafts 8 are equipped at their ends with pins for fixing in bearing assemblies 9, 2, consisting of from the lower fixed part, bolted to the container wall, and the upper removable. The design of technological device 3 is designed for overall dimensions and, first of all, for the length of a specific part 4. If necessary, fastening is necessary to use a device of the corresponding length for processing parts of a greater length.

Кроме того, контейнер 1 снабжен устройством ограничения рабочей зоны 11 контейнера, выполненным в виде связанных между собой передвижных стенок 12 и 12^а, вставляемых в контейнер и имеющих форму его поперечного сечения. Стенки 12^а, 12 выполнены из собственно стенок, снабженных по контуру ободами 15. На внутренних частях стенок, обращенных друг к другу, установлены подшипниковые узлы 9, аналогичные по конструкции и назначению подшипниковым узлам 2. Между собой передвижные стенки соединены четырьмя швеллерами 13.In addition, the container 1 is equipped with a device for restricting the working area 11 of the container, made in the form of interconnected movable walls 12 and 12 ^a , inserted into the container and having the shape of its cross section. The walls 12 ^a , 12 are made of the actual walls, provided with a rim contour 15. On the inner parts of the walls facing each other, bearing assemblies 9 are installed, similar in design and purpose to the bearing assemblies 2. The movable walls are interconnected by four channels 13.

Швеллеры 13 крепятся к передвижным стенкам 12, 12^а болтами 14, головки которых приварены к ободам 15. С наружной стороны ободы 15 имеют резиновые уплотнители 16 для исключения попадания рабочих тел из зоны контейнера, ограниченной передвижными стенками 12^а, 12, и уплотнения 17, которые выполнены трехслойными: с наружных сторон расположены резиновые прокладки толщиной 7-10 мм, между которыми находится слой щетины толщиной 15-20 мм.The channels 13 are attached to the movable walls 12, 12 ^{and with} bolts 14, the heads of which are welded to the rims 15. On the outside, the rims 15 have rubber seals 16 to prevent the ingress of working bodies from the container zone bounded by the movable walls 12 ^a , 12, and the seals 17, which are made in three layers: on the outside there are rubber gaskets with a thickness of 7-10 mm, between which is a layer of bristles with a thickness of 15-20 mm.

Устройство ограничения рабочей зоны 11 крепится опорными пластинами 18 к верхней части контейнера 1.The device for restricting the working area 11 is mounted by supporting plates 18 to the upper part of the container 1.

Патрубок 19 контейнера 1 предназначен для прикрепления резинового рукава для выгрузки рабочих тел и может быть установлен в торцевой части контейнера или в одной из передвижных стенок устройства ограничения рабочей зоны 11.The pipe 19 of the container 1 is designed to attach a rubber sleeve for unloading the working fluid and can be installed in the end part of the container or in one of the movable walls of the device for restricting the working area 11.

Рым-болты 20 служат для перемещения устройства ограничения рабочей зоны с применением грузоподъемных механизмов.Eyebolts 20 are used to move the device restricting the working area with the use of lifting mechanisms.

Для обеспечения эффективной обработки деталей длина контейнера виброустановки должна быть длиннее деталей не более 50-80 мм на сторону. В контейнере фиксированной длины можно эффективно обрабатывать детали ограниченного размера. Поэтому при обработке деталей с длиной, соответствующей размеру контейнера, их установка с технологическим приспособлением производится в подшипниковые узлы 2 на торцевых стенках 21, 22.To ensure efficient processing of parts, the length of the container of the vibroinstallation should be longer than the parts no more than 50-80 mm per side. In a fixed-length container, parts of limited size can be efficiently processed. Therefore, when processing parts with a length corresponding to the size of the container, they are installed with the technological device in the bearing units 2 on the end walls 21, 22.

Для эффективного расходования абразивных тел и жидкостей обработка деталей меньших размеров производится с устройством ограничения рабочей зоны. Для этого деталь с технологическим приспособлением устанавливается своими цапфами в устройство ограничения рабочей зоны в подшипниковые узлы 9, настроенное на длину выбранного технологического приспособления.For the efficient use of abrasive bodies and liquids, the processing of parts of smaller sizes is performed with a device for limiting the working area. For this, a part with a technological device is installed with its pins in the device for limiting the working area in the bearing units 9, tuned to the length of the selected technological device.

Затем устройство ограничения рабочей зоны 11 с закрепленным технологическим приспособлением 3 и деталью 4 перемещается в контейнер 1 вибрационной машины и крепится болтами через опорные пластины 18 к верхней части контейнера 1.Then, the device for restricting the working zone 11 with the fixed technological device 3 and part 4 is moved into the container 1 of the vibrating machine and bolted through the support plates 18 to the upper part of the container 1.

После чего в контейнер 1 засыпаются рабочие тела и, в соответствии с инструкцией по эксплуатации, включаются все системы вибромашины и производится обработка детали 4 на заданных режимах. При этом деталь 4 вместе с технологическим приспособлением 3 в процессе обработки вращается относительно своей продольной оси за счет кинетической энергии движения рабочей среды, которая передается технологическому приспособлению 3 вместе с деталью 4, с использованием металлических лопастей крыльчаток 10.After that, the working fluid is poured into the container 1 and, in accordance with the operating instructions, all systems of the vibrating machine are turned on and part 4 is processed in the specified modes. In this case, the part 4 together with the technological device 3 during the processing rotates about its longitudinal axis due to the kinetic energy of the movement of the working medium, which is transmitted to the technological device 3 together with the part 4, using metal blades of the impellers 10.

Виброударная обработка происходит в результате множества микроударов и скольжения рабочих тел по поверхности обрабатываемой детали при их интенсивном относительном перемещении в результате приданной им относительной вибрации. При этом детали находятся в замкнутом объеме контейнера вибромашины и полностью погружены в рабочую среду, состоящую из рабочих тел и промывочной жидкости.Vibro-shock processing occurs as a result of many micro-impacts and sliding of the working fluid on the surface of the workpiece with their intensive relative movement as a result of the relative vibration given to them. In this case, the parts are located in the closed volume of the container of the vibrating machine and are completely immersed in the working medium, consisting of working bodies and washing liquid.

Придание детали 4 дополнительного движения интенсифицирует процесс обработки, увеличивая производительность (на 25-30%) за счет увеличения относительной скорости перемещения детали и рабочих тел и обеспечивая большую равномерность и стабильность обработки всех поверхностей детали 4 в результате лучшего контакта рабочих тел с поверхностями детали.Giving part 4 additional movement intensifies the processing process, increasing productivity (by 25-30%) by increasing the relative speed of movement of the part and the working fluid and providing greater uniformity and stability in processing all surfaces of the workpiece 4 as a result of better contact of the working fluid with the surfaces of the workpiece.

Для подобной обработки с вращением наиболее подходят достаточно прочные детали, имеющие сложное конструктивное оформление с перепадами толщин, полостями, пересекающимися поверхностями и др.For such processing with rotation, sufficiently strong parts are most suitable, having a complex structural design with thickness differences, cavities, intersecting surfaces, etc.

После окончания цикла обработки контейнер вибромашины разгружается, устройство ограничения рабочей зоны 11 раскрепляется и вынимается из контейнера 1. Затем из него последовательно вынимаются технологическое приспособление 3 и деталь 4.After the end of the processing cycle, the container of the vibrator machine is unloaded, the device for restricting the working area 11 is unfastened and removed from the container 1. Then, the technological device 3 and part 4 are successively removed from it.

Использование изобретения позволяет:Using the invention allows:

- повысить равномерность и стабильность обработки всех поверхностей деталей сложной формы путем ее вращения в процессе обработки;- to increase the uniformity and stability of processing of all surfaces of parts of complex shape by its rotation during processing;

- упростить конструкцию применяемого основного и вспомогательного оборудования для виброударной обработки из-за отсутствия необходимости применения каких-либо дополнительных приводов для обеспечения вращения обрабатываемой детали.- to simplify the design of the used main and auxiliary equipment for vibration impact processing due to the absence of the need to use any additional drives to ensure rotation of the workpiece.

Claims

A device for vibroimpact surface treatment of thin-walled parts, containing a container for placing the workpieces together with an abrasive filler mounted on an elastic frame carrying inertial vibrators with shafts connected to a rotation drive, while the container has a device for placing and fixing the workpiece made in in the form of a rigid frame equipped with shafts with trunnions at both ends and mounted in separable bearing units mounted on the walls ah container, characterized in that on the shafts of devices for placing and fixing a workpiece is fixedly mounted metal impeller blades radially fixed.