RU2467865C2

RU2467865C2 - Surface abrasive jet machining nozzle

Info

Publication number: RU2467865C2
Application number: RU2010130372/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Полушин; Евгений Николаевич Сорокин; Владимир Васильевич Журавлёв
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-11-27
Also published as: RU2010130372A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to abrasive jet machining nozzles intended for processing parts nooks. Propose nozzle comprises casing shaped to barrel with inner chamber making dead central channel with bottom and side wall. Barrel side wall is provided with side channel for discharge abrasive-bearing mix. Said side channel is inclined relative to normal to central channel axis in direction from its bottom to inlet. Side channel inclination angle makes 1-5°.

EFFECT: longer life.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для абразивоструйной обработки и, в частности, к соплам, предназначенным для обработки гидроабразивными и пневмоабразивными струями труднодоступных мест деталей, таких как внутренние поверхности труб, поверхности глухих малоразмерных отверстий и т.п.The invention relates to devices for abrasive blasting and, in particular, to nozzles designed for the treatment of waterjet and pneumoabrasive jets of hard-to-reach parts, such as inner surfaces of pipes, surfaces of blind small-sized holes, etc.

В абразивоструйных устройствах сопла являются основной высокотехнологичной и дорогостоящей деталью, подвергаемой интенсивному абразивному износу, поэтому срок службы сопел имеет большое значение. Известны сопла для обработки внутренних поверхностей деталей, имеющие корпус в виде стакана, в донной или боковой части которого выполнены каналы вывода абразивосодержащей струи, расположенные под разными углами к оси сопла (патент JP 2002160163, кл. B24C 1/10, 2002 г., патент DE №102006028393, кл. B23C 3/32, 2007 г.). В известных соплах каналы выполнены под достаточно большим углом, преимущественно под углом 45°, для обеспечения большого разлета струи на выходе из канала, что способствует при обработке деталей охвату абразивосодержащей струей сразу большой зоны поверхности, обеспечивая высокую производительность обработки.In abrasive blasting devices, nozzles are the main high-tech and expensive part subjected to intensive abrasive wear, so the service life of the nozzles is of great importance. Known nozzles for processing the inner surfaces of parts having a body in the form of a glass, in the bottom or side of which there are made abrasive-containing jet outlet channels located at different angles to the nozzle axis (patent JP 2002160163, class B24C 1/10, 2002, patent DE No. 102006028393, CL B23C 3/32, 2007). In the known nozzles, the channels are made at a sufficiently large angle, mainly at an angle of 45 °, to ensure a large expansion of the jet at the outlet of the channel, which contributes to the processing of parts covering an abrasive-containing jet immediately over a large surface area, providing high processing performance.

Известно устройство для подачи абразивосодержащей смеси на обрабатываемую поверхность под углом 90° (патент США №6042458). Устройство содержит выполненное в виде трубки сопло с центральным каналом и глухой донной частью. Боковая стенка трубки снабжена каналом вывода абразивосодержащей смеси, ось которого направлена под углом 90° к оси центрального канала. Сопло с таким каналом обеспечивает получение на обрабатываемой поверхности сфокусированного рабочего пятна. Такие сопла особенно необходимы при обработке внутренних поверхностей малогабаритных деталей, труднодоступных поверхностей, поверхностей, имеющих ограничения по размеру, для обработки поверхностей, требующей большой напор струи и т.п. Недостатком такого сопла является невысокий срок службы инструмента из-за быстрого износа наиболее слабого участка сопла - части стенки сопла, находящейся под каналом вывода абразивосодержащей смеси на его выходе. В результате такого износа меняется форма канала и направление струи из абразивосодержащей смеси отклоняется от перпендикуляра к оси сопла, при этом конструктивно сопло приближается к угловому выполнению инструмента. Такое сопло подлежит замене на новое.A device is known for supplying an abrasive-containing mixture to a work surface at an angle of 90 ° (US patent No. 6042458). The device comprises a nozzle made in the form of a tube with a central channel and a blind bottom part. The side wall of the tube is equipped with an outlet channel for the abrasive mixture, the axis of which is directed at an angle of 90 ° to the axis of the central channel. A nozzle with such a channel provides a focused working spot on the treated surface. Such nozzles are especially necessary when machining the internal surfaces of small-sized parts, hard-to-reach surfaces, surfaces with size limitations, for surface treatment requiring a high jet pressure, etc. The disadvantage of such a nozzle is the low tool life due to the rapid wear of the weakest portion of the nozzle — the part of the nozzle wall located under the outlet channel of the abrasive mixture at its outlet. As a result of such wear, the shape of the channel changes and the direction of the jet from the abrasive mixture deviates from the perpendicular to the axis of the nozzle, while the nozzle is structurally approaching the angular execution of the tool. Such a nozzle must be replaced with a new one.

Технической задачей изобретения является повышение срока службы сопла.An object of the invention is to increase the service life of the nozzle.

Для реализации технической задачи в сопле для абразивоструйной обработки поверхностей, содержащем корпус, выполненный в виде стакана, внутренняя полость которого образует глухой центральный канал с донной частью и боковой стенкой, снабженной, по меньшей мере, одним боковым каналом для выхода абразивосодержащей смеси, боковой канал выполнен с наклоном относительно нормали к оси центрального канала, при этом угол наклона бокового канала составляет 1-5°, а направление наклона выбрано в сторону от донной части центрального канала к его входному отверстию.To accomplish the technical task, in the nozzle for abrasive blasting of surfaces containing a housing made in the form of a cup, the inner cavity of which forms a blind central channel with a bottom and a side wall provided with at least one side channel for the exit of the abrasive mixture, the side channel is made with a slope relative to the normal to the axis of the Central channel, while the angle of inclination of the side channel is 1-5 °, and the direction of inclination is selected away from the bottom of the Central channel to its entrance hole.

По мере абразивного износа участка стенки корпуса сопла, находящегося под выходным отверстием бокового канала, меняется направление бокового канала, которое при некотором износе может составить с осью центрального канала угол 90°. При дальнейшем абразивном износе происходит отклонение бокового канала от нормали в противоположную от первоначального наклона сторону. В результате срок службы сопла может быть увеличен до 2 раз.As the abrasive wear of the section of the wall of the nozzle body located under the outlet of the side channel changes the direction of the side channel, which with some wear can make an angle of 90 ° with the axis of the central channel. With further abrasive wear, the side channel deviates from the normal in the opposite direction from the initial inclination. As a result, the nozzle service life can be increased up to 2 times.

Конструкция сопла поясняется фиг.1.The nozzle design is illustrated in figure 1.

Сопло содержит корпус 1, выполненный в виде стакана, внутренняя полость которого образует глухой центральный канал 2 с входным отверстием 3. Центральный канал ограничен донной частью 4 и боковой стенкой 5. В боковой стенке 3 стакана выполнен боковой канал 6. Боковой канал имеем входное отверстие 7, соединяющее его с центральным каналом, и выходное отверстие 8 на наружной поверхности корпуса сопла для выпуска абразивосодержащей струи. Боковой канал расположен наклонно относительно нормали 9 к оси центрального канала. Угол наклона α составляет 1-5°. Направление наклона бокового канала выбрано в сторону от донной части центрального канала 2 к входному его отверстию. При обработке детали предварительно подготовленная пневмо- или гидроабразивная смесь под большим давлением поступает в центральный канал 4 сопла, из которого через боковой канал 6 выбрасывается в виде высокоэнергетической струи на обрабатываемую поверхность. При выходе абразивосодержащей струи из выходного отверстия 8 бокового канала участок стенки корпуса сопла 10 подвергается интенсивному абразивному воздействию абразивосодержащей струей, происходит износ этой части стенки корпуса, в результате чего канал вначале получает нормальное к оси центрального канала направление 11, при дальнейшем абразивном износе канал отклоняется вниз к донной части центрального канала, получая направление 12 в сторону, противоположную первоначальному наклону. При отклонении бокового канала вниз на угол 1-5° срок службы сопла может увеличиться до 2 раз.The nozzle contains a housing 1 made in the form of a cup, the inner cavity of which forms a blind central channel 2 with an inlet 3. The central channel is bounded by the bottom part 4 and the side wall 5. A side channel 6 is made in the side wall 3 of the glass. The side channel has an inlet 7 connecting it to the Central channel, and the outlet 8 on the outer surface of the nozzle body for the release of abrasive blast. The lateral channel is inclined relative to the normal 9 to the axis of the central channel. The angle of inclination α is 1-5 °. The direction of inclination of the side channel is selected to the side from the bottom of the Central channel 2 to its inlet. When processing a part, a pre-prepared pneumatic or hydro-abrasive mixture under high pressure enters the central channel 4 of the nozzle, from which through the side channel 6 it is ejected in the form of a high-energy jet onto the surface to be treated. When the abrasive-containing jet exits the outlet channel 8 of the side channel, the wall section of the nozzle body 10 is subjected to intense abrasive action by the abrasive-containing jet, this part of the casing wall is worn out, as a result of which the channel first receives a direction 11 normal to the axis of the central channel, with further abrasive wear the channel deviates down to the bottom of the central channel, receiving a direction 12 in the direction opposite to the original slope. If the side channel deviates downward by an angle of 1-5 °, the nozzle service life can increase up to 2 times.

Угол наклона α=1-5° бокового канала сопла относительно нормали к оси центрального канала обеспечивает стабильную работу сопла при обработке малогабаритных поверхностей, труднодоступных мест и т.п., т.е. таких поверхностей деталей, для обработки которых требуется сфокусированное пятно. Увеличение угла наклона приведет к расширению охвата абразивосодержащей струей обрабатываемой поверхности, приближая конструкцию сопла к угловому исполнению, уменьшение угла наклона бокового канала - к уменьшению эффекта, который мог бы быть получен от заявленного технического решения.The angle of inclination α = 1-5 ° of the side channel of the nozzle relative to the normal to the axis of the central channel ensures stable operation of the nozzle when processing small surfaces, hard-to-reach places, etc., i.e. surfaces of parts that require a focused spot to process. An increase in the angle of inclination will lead to an expansion of the coverage of the treated surface with an abrasive-containing jet, bringing the nozzle design closer to the angular design, and a decrease in the angle of inclination of the side channel will reduce the effect that could be obtained from the claimed technical solution.

В качестве материала для изготовления сопел используют абразивостойкие дорогостоящие материалы, такие как природный или синтетический алмазы, алмазные поликристаллические материалы, полученные синтезом при высоких давлениях и температурах, алмазные спеченные композиционные материалы, кубический нитрид бора, износостойкую керамику и др.Abrasion-resistant expensive materials, such as natural or synthetic diamonds, polycrystalline diamond materials obtained by synthesis at high pressures and temperatures, sintered diamond composite materials, cubic boron nitride, wear-resistant ceramics, etc. are used as material for the manufacture of nozzles.

Число боковых каналов в сопле определяется условиями обработки: конструктивными особенностями поверхности обработки, габаритными размерами обрабатываемой детали и самого сопла и т.д. В сопле может быть выполнен один канал или более каналов, равномерно распределенных по окружности корпуса или сосредоточенных на определенном его участке.The number of side channels in the nozzle is determined by the processing conditions: design features of the processing surface, overall dimensions of the workpiece and the nozzle itself, etc. A single channel or more channels can be made in the nozzle, evenly distributed around the circumference of the body or concentrated in a certain section of it.

Таким образом, выполнение бокового канала под небольшим углом, равным 1-5° относительно нормали к оси центрального канала, позволяет существенно увеличить срок службы дорогостоящего инструмента, изготовление которого является трудоемким технологическим процессом.Thus, the execution of the side channel at a small angle equal to 1-5 ° relative to the normal to the axis of the central channel, can significantly increase the service life of an expensive tool, the manufacture of which is a labor-intensive technological process.

Claims

An abrasive blasting nozzle containing a body made in the form of a cup, the inner cavity of which forms a blind central channel with a bottom and a side wall provided with at least one side channel for the exit of the abrasive mixture, characterized in that the side channel is made with inclination relative to the normal to the axis of the Central channel, while the angle of inclination of the side channel is 1-5 °, and the direction of inclination is selected to the side from the bottom of the Central channel to its inlet .