RU2140841C1 - Finishing apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: equipment for finishing parts by means of free abrasive with use of three-dimensional oscillations created according to cone-pendulum law. SUBSTANCE: working chamber in the form of truncated cone is joined by means of pendulum with drive system and with elastic diaphragm secured to support. Means for static and dynamic balancing are in the form of carrier with counterweights. Shaft supporting counterweight for dynamic balancing is inclined relative to horizon and it is connected with additional elastic diaphragm. The last is secured to additional support mounted coaxially relative to first support. EFFECT: intensified finish process, enhanced quality of finishing. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии механической обработки, а именно к объемной вибрационной обработке деталей свободным абразивом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. The invention relates to mechanical processing technology, namely to volumetric vibration processing of parts with a free abrasive, and can be used in various engineering industries.

Известно устройство для объемной вибрационной обработки, представляющее собой кольцевой контейнер, получающий колебания от вибропривода, обеспечивающего перемещение рабочей среды по дну контейнера в режиме, близком к безотрывному (а.с. N 787459, М кл. B 24 B 31/06). A device for volumetric vibration processing is known, which is an annular container that receives vibrations from a vibrodrive that provides movement of the working medium along the bottom of the container in a mode close to continuous (A.S. N 787459, M class B 24 B 31/06).

Основным недостатком данного устройства является то, что технологические режимы обработки варьируются за счет изменения амплитуды и частоты колебаний, при этом закон движения контейнера остается постоянным. Кроме того, при отделочных процессах с низкой степенью шероховатости, съем металла поверхности деталей в единицу времени мал, длительность процесса велика, т.е. интенсивность известного процесса недостаточна. The main disadvantage of this device is that the technological processing modes vary due to changes in the amplitude and frequency of oscillations, while the law of movement of the container remains constant. In addition, during finishing processes with a low degree of roughness, the removal of metal on the surface of the parts per unit time is small, the duration of the process is long, i.e. the intensity of the known process is insufficient.

Известно устройство для объемной вибрационной обработки, представляющее собой контейнер, установленный на водиле и получающем вращение (а. с. N 918051, М кл. B 24 B 31/06). A device for volumetric vibration processing, which is a container mounted on a carrier and receiving rotation (a.p. N 918051, M class B 24 B 31/06).

Недостатком указанного устройства является невозможность интенсифицировать процесс обработки, т.к. это скажется на ухудшении качества обрабатываемых деталей. The disadvantage of this device is the inability to intensify the processing process, because this will affect the deterioration of the quality of the workpiece.

Ближайшим техническим решением по технической сути и достигаемому результату является устройство для отделочной обработки (патент N 1715560 A1, М кл. B 24 B 31/027) принятый в качестве прототипа. The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is a device for finishing processing (patent N 1715560 A1, M class B 24 B 31/027) adopted as a prototype.

Известное устройство включает обработку деталей технологической средой в камере, которой сообщаются колебательные движения по закону конического маятника. Устройство содержит камеру, подвешенную на упругом элементе, оснащенную электроприводом и систему вибровозбуждения. The known device includes the processing of parts by the technological environment in the chamber, which is reported oscillatory motion according to the law of a conical pendulum. The device comprises a camera suspended on an elastic element, equipped with an electric drive and a vibration excitation system.

Недостатком известного устройства, как динамической системы, является наличие неуравновешенной массы подвижных частей М₀ с центром масс О, момент инерции которой J₀ испытывает существенные изменения за каждый период колебаний. Система требует динамической балансировки, что ограничивает возможности работы на интенсивных режимах из-за неустранимых колебаний корпуса устройства.A disadvantage of the known device as a dynamic system is the presence of an unbalanced mass of the moving parts M ₀ with the center of mass O, the moment of inertia of which J ₀ experiences significant changes for each oscillation period. The system requires dynamic balancing, which limits the ability to work in intensive modes due to unrecoverable vibrations of the device body.

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

Указанный технический результат достигается тем, что устройство снабжено средством для статической и динамической балансировки, выполненным в виде связанного с приводом водила, на одном конце которого установлен противовес для статической балансировки, а на другом его конце в подшипниковой опоре под углом к горизонту смонтирован вал, связанный с дополнительной эластичной диафрагмой, закрепленной в дополнительной опоре, расположенной соосно с первой опорой, при этом на упомянутом валу установлен противовес для динамической балансировки. The specified technical result is achieved by the fact that the device is equipped with a means for static and dynamic balancing, made in the form of a carrier connected to the drive, on one end of which a counterbalance for static balancing is installed, and on the other end of the bearing, a shaft connected to the bearing is mounted at an angle to the horizontal with an additional elastic diaphragm fixed in an additional support located coaxially with the first support, while a counterweight for dynamic balancing is mounted on said shaft ki.

Динамическая балансировка системы не может быть произведена известным приемом путем присоединения к ней противовеса массой m с центром масс О₂, расположенным на расстоянии r от вертикальной оси вращения ZZ₁, нормально относительно приведенного центра масс системы Оп с выполнением условия mr²= J₀, так как при вращении подвижных частей вокруг вертикальной оси ZZ₁, положение центра масс О определяется положением подвижной оси OZ, проходящей через центр масс О и точку подвеса Z. За полпериода пространственных колебаний, т.е. при повороте маятника на 180^o, центр масс О перемещается в положение O', показанное пунктиром, при этом масса М₀ поворачивается на угол 2φ вокруг своего центра масс O'.Dynamic balancing of the system cannot be performed by a known technique by attaching to it a counterweight of mass m with a center of mass О ₂ located at a distance r from the vertical axis of rotation ZZ ₁ , normal to the reduced center of mass of the system Op with the condition mr ² = J ₀ , so as with the rotation of the moving parts around the vertical axis ZZ ₁ , the position of the center of mass O is determined by the position of the movable axis OZ passing through the center of mass O and the suspension point Z. For half the period of spatial vibrations, i.e. when the pendulum rotates 180 ^o , the center of mass O moves to the position O ', shown by the dotted line, while the mass M ₀ rotates by an angle 2φ around its center of mass O'.

Возникающий момент инерционных сил по координате φ связан с вращением вокруг центра масс О со скоростью

и не может быть уравновешен ни подбором массы противовеса m, ни изменением величины r, так как вращение вокруг вертикальной оси ZZ₁ характеризуется угловой скоростью ω ортогональной φ и они не связаны между собой.The resulting moment of inertial forces along the coordinate φ is associated with rotation around the center of mass O with a speed

and cannot be balanced by either selecting the counterweight mass m or changing the value of r, since the rotation around the vertical axis ZZ _{1 is} characterized by the angular velocity ω orthogonal φ and they are not interconnected.

Статическая балансировка осуществляется с помощью принципа Даламбера уравновешиванием главного вектора сил системы

подбором массы противовеса, чтобы при вращении системы вокруг вертикальной оси ZZ₁ возникала уравновешивающая сила

величина которой обеспечивает выполнение условия

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить их соответствие критерию "новизны".Static balancing is carried out using the d'Alembert principle by balancing the main vector of system forces

selection of the counterweight mass, so that when the system rotates around the vertical axis ZZ _1, a balancing force

the value of which ensures the fulfillment of the condition

Comparison of the claimed technical solutions with the prototype made it possible to establish their compliance with the criterion of "novelty."

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и, следовательно, можно сделать вывод об их соответствии критерию "изобретательский уровень". In the study of other known technical solutions in the art, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and, therefore, we can conclude that they meet the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 изображено устройство для отделочной обработки. In FIG. 1 shows a device for finishing processing.

Устройство состоит из рабочей камеры 1 с герметичной крышкой 2 и закрепленной, с помощью поджатия, болтом 3 в приводное устройство, выполненное в виде рамки 4. Ось камеры 1 может быть смещена относительно оси подвеса приводного устройства на величину эксцентриситета ε.
Приводное устройство подвешено с помощью маятника 5, жестко соединенного с рамкой 4, к центральной части эластичной диафрагмы 6, по наружному диаметру закрепленной к верхней части опоры 7 устройства.The device consists of a working chamber 1 with a sealed cover 2 and secured, by means of a preload, by a bolt 3 into a drive device made in the form of a frame 4. The axis of the camera 1 can be offset relative to the suspension axis of the drive device by the amount of eccentricity ε.
The drive device is suspended using a pendulum 5, rigidly connected to the frame 4, to the Central part of the elastic diaphragm 6, the outer diameter of the fixed to the upper part of the support 7 of the device.

В нижней части рамки 4 приводного устройства соосно с осью маятника 5 прикреплена полуось 8, опирающаяся на подшипниковую опору, состоящую из подшипника 9, помещенного в корпус 10 с крышкой 11. In the lower part of the frame 4 of the drive device coaxially with the axis of the pendulum 5 is attached a semi-axis 8, based on a bearing support consisting of a bearing 9, placed in a housing 10 with a cover 11.

Корпус 10 прикреплен к верхнему водилу 12 с продольным прямоугольным пазом и валом 13. Положение оси вращения вала 13 относительно паза верхнего водила 12 и полуоси 8 фиксируется болтом 14. Вал 13 находится в подшипниковом узле, состоящем из стакана 15, смонтированного в станину устройства 16. Внутри стакана расположены подшипники 17. Стакан 15 закрыт крышкой 18. The housing 10 is attached to the upper carrier 12 with a longitudinal rectangular groove and a shaft 13. The position of the axis of rotation of the shaft 13 relative to the groove of the upper carrier 12 and the half shaft 8 is fixed by a bolt 14. The shaft 13 is located in the bearing assembly, consisting of a cup 15 mounted in the frame of the device 16. Bearings 17 are located inside the cup. The cup 15 is closed by a lid 18.

К нижней части вала 13 жестко крепится нижнее водило 19 с подшипниковой опорой 20, аналогичной подшипниковой опоре верхнего водила. На противоположном конце водила 19 смонтирован противовес для статической балансировки 21 с подвижной и регулируемой массой m. The lower carrier 19 is rigidly attached to the lower part of the shaft 13 with a bearing support 20, similar to the bearing support of the upper carrier. At the opposite end of carrier 19, a counterweight is mounted for static balancing 21 with a movable and adjustable mass m.

В подшипниковую опору 20 вмонтирован вал 22, в средней части которого расположен противовес для динамической балансировки 23 в виде подвижной массы M₁.A shaft 22 is mounted in the bearing support 20, in the middle part of which there is a counterweight for dynamic balancing 23 in the form of a moving mass M ₁ .

Положение противовеса для динамической балансировки 23 на валу 22 фиксируется, например, с помощью винтовой пары и контргайками 24. The position of the counterweight for dynamic balancing 23 on the shaft 22 is fixed, for example, using a screw pair and locknuts 24.

В нижней части вал 22 жестко крепится к центру дополнительной эластичной диафрагмы 25 по наружной поверхности, закрепленной к дополнительной опоре 26 устройства. In the lower part, the shaft 22 is rigidly attached to the center of the additional elastic diaphragm 25 on the outer surface fixed to the additional support 26 of the device.

В средней части вала 13 между дном стакана 15 и нижним водилом 19 находится шкив 27, жестко закрепленный на валу 13. Вращение на шкив 27 передается от электродвигателя или вариатора (условно не показано), например через клиноременную передачу 28. In the middle part of the shaft 13 between the bottom of the cup 15 and the lower carrier 19 there is a pulley 27 rigidly mounted on the shaft 13. The rotation on the pulley 27 is transmitted from the electric motor or variator (not shown conditionally), for example, via a V-belt drive 28.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В камеру 1 загружают обрабатываемые детали и технологическую среду. Камеру закрывают крышкой 2, устанавливают в рамку 4 и закрепляют поджатием болта 3. После включения электродвигателя ось, проходящая через ось маятника 5 и полуось 8, совершает пространственные колебания по закону конического маятника с угловой скоростью ω и амплитудой в донной части камеры R. Workpiece and process medium are loaded into chamber 1. The chamber is closed with a lid 2, installed in the frame 4 and fixed by pressing the bolt 3. After turning on the electric motor, the axis passing through the axis of the pendulum 5 and the axis 8 makes spatial oscillations according to the law of the conical pendulum with an angular velocity ω and amplitude in the bottom of the chamber R.

Для динамической балансировки системы противовес для динамической балансировки с подвижной массой M₁ с моментом инерции J₁ перемещается вдоль вала 22 до установления полной симметрии изменения суммарного момента инерции системы, являющейся суммой J₀+J₁ относительно вертикальной оси. В этом случае оставшаяся статическая неуравновешенность системы по горизонтальной оси легко уравновешивается противовесом 21 массой m как за счет подбора величины массы m, так и за счет величины r, т.е. ее расположения от горизонтальной оси. Равновесие по горизонтальной оси достигается с помощью принципа Даламбера уравновешиванием главного вектора сил системы R подбором массы противовеса, чтобы при вращении системы вокруг вертикальной оси ZZ₁ возникала уравновешивающая сила F_y, величина которой обеспечивает выполнение условия R+F_y=0.For dynamic balancing of the system, the counterweight for dynamic balancing with moving mass M ₁ with the moment of inertia J ₁ moves along the shaft 22 to establish complete symmetry of the change in the total moment of inertia of the system, which is the sum of J ₀ + J ₁ relative to the vertical axis. In this case, the remaining static system imbalance along the horizontal axis is easily balanced by the counterweight 21 of mass m both due to the selection of the mass value m and due to the value of r, i.e. its location from the horizontal axis. Equilibrium along the horizontal axis is achieved using the d'Alembert principle by balancing the main force vector of the system R by selecting the counterweight mass, so that when the system rotates around the vertical axis ZZ _1, a balancing force F _{y arises} , the value of which ensures that the condition R + F _y = 0.

Динамическую балансировку устройства необходимо проводить в рабочем состоянии, т.е. при загруженной камере 1. Dynamic balancing of the device must be carried out in working condition, i.e. with a loaded camera 1.

В настоящее время проводятся предварительные экспериментальные исследования технологических возможностей устройства, которые показали, что чистовое полирование деталей типа "бегунков" для прядильных машин осуществляется за 2 часа вместо 24 часов по существующей технологии, а удаление заусенцев, скругление острых кромок и чистовое полирование на деталях типа "контакты" осуществляется за 10 - 15 мин на латунных деталях и за 26 - 30 мин на стальных. At present, preliminary experimental studies of the technological capabilities of the device are being carried out, which have shown that finishing polishing of parts such as "runners" for spinning machines is carried out in 2 hours instead of 24 hours using existing technology, and deburring, rounding of sharp edges and fine polishing on type details " contacts "is carried out in 10 - 15 minutes on brass parts and in 26 - 30 minutes on steel.

Обработка производилась на средних режимах (амплитуда R=12...15), конструктивные возможности устройства позволяют интенсифицировать процесс еще в 4 - 5 раз при работе на амплитудах R= 45...50 мм и более. The processing was carried out in medium conditions (amplitude R = 12 ... 15), the design capabilities of the device allow to intensify the process 4-5 times more when working at amplitudes R = 45 ... 50 mm or more.

Claims (3)

1. Устройство для отделочной обработки деталей, содержащее установленную посредством маятника и связанную с приводом рабочую камеру, выполненную в виде барабана в форме усеченного конуса, связанную с опорой упругим элементом в виде закрепленной на камере эластичной диафрагмы, отличающееся тем, что устройство снабжено средством для статической и динамической балансировки, выполненным в виде связанного с приводом водила, на одном конце которого установлен противовес для статической балансировки, а на другом его конце в подшипниковой опоре под углом к горизонту смонтирован вал, связанный с дополнительной эластичной диафрагмой, закрепленной в дополнительной опоре, расположенной соосно с первой опорой, при этом на упомянутом валу установлен противовес для динамической балансировки. 1. Device for finishing processing of parts, comprising a working chamber installed by means of a pendulum and connected to the drive, made in the form of a drum in the form of a truncated cone, connected to the support by an elastic element in the form of an elastic diaphragm fixed to the camera, characterized in that the device is equipped with means for static and dynamic balancing, made in the form of a carrier connected with the drive, at one end of which a counterbalance for static balancing is installed, and at the other end in a bearing support at an angle to the horizon, a shaft is mounted connected with an additional elastic diaphragm fixed in an additional support located coaxially with the first support, and a counterbalance for dynamic balancing is mounted on said shaft. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что противовес для статической балансировки установлен с возможностью горизонтального перемещения. 2. The device according to claim 1, characterized in that the counterweight for static balancing is installed with the possibility of horizontal movement. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что противовес для динамической балансировки установлен с возможностью перемещения вдоль вала. 3. The device according to claim 1, characterized in that the counterweight for dynamic balancing is installed with the possibility of movement along the shaft.