SU1204362A1 - Method of working articles in free stream of abrasive - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к абразив- ной обработке (копированию, сн тию заусенцев, скруглению острых кромок, зачистке и т.п.) внутренних преимущественно конических и цилиндрических поверхностей деталей типа дисков роторов газотурбинных двигателей.Известен способ обработки деталей в псевдоожиженном абразиве, согласно которому деталь вращают вокруг двух пересекающихс  осей, одну из которых совмещают с геометрической осью детали , а вторую смещают относительно центра масс детали 1J .The invention relates to the abrasive treatment (copying, deburring, rounding of sharp edges, cleaning, etc.) of the inner predominantly conical and cylindrical surfaces of parts such as rotor disks of gas turbine engines. A method of processing parts in a fluidized abrasive is known, according to which the part is rotated around two intersecting axes, one of which is aligned with the geometrical axis of the part, and the second is offset relative to the center of mass of the part 1J.

Однако известный способ не обеспечивает производительной обработки внутренних цилиндрических конических и других поверхностей деталей, так как отношение угловой скорости вращени  вокруг оси,не проход щей через геометрическую ось детали, к угловой скорости вращени  детали вокруг своей.геометрической оси задают равньм синусу половины угла конуса , а ось,не проход щую через геометрическую ось детали, смещают относительно центра масс детали на произвольную величину.However, the known method does not provide productive processing of internal cylindrical conical and other surfaces of the parts, since the ratio of the angular rotational speed around the axis that does not pass through the geometric axis of the part to the angular velocity of rotation of the part around its geometric axis sets the equal sine half of the cone angle, and an axis that does not pass through the geometrical axis of the part is shifted relative to the center of mass of the part by an arbitrary value.

Цель изобретени  - повьшение производительности обработки внутренних цилиндрических, конических и других поверхностей детали.The purpose of the invention is to increase the processing capacity of the internal cylindrical, conical and other surfaces of the part.

Цель достигаетс  тем,что согласнс способу обработки деталей в свободном абразиве,отношение угловых скоростей вращени  детали вокруг своей геометрической оси к угловой скорости вращени  вокруг оси, смещенно относительно центра массы детали, назначают в диапазоне 1,0 - 2,5,при ЭТОМ величина смещени  последней оси определ етс  из соотношени  г (.n-co6C l(Ul.in-c05)4SinCtl R со5с где г - рассто ние центра масс детали от оси, вокруг которой деталь вращают с угловой скоростью; R - радиус детали; п г S2 /Ы ;The goal is achieved by agreeing to the method of machining parts in a free abrasive, the ratio of the angular speeds of rotation of the part around its geometric axis to the angular speed of rotation around the axis, offset from the center of mass of the part, is assigned in the range of 1.0-2.5. The last axis is determined from the ratio r (.n-co6C l (Ul.in-c05) 4SinCtl R co5c where r is the distance of the center of mass of the part from the axis around which the part is rotated at angular velocity; R is the radius of the part; ng S2 / S;

- углова  скорость вращени  детали вокруг ее геометрической оси; - the angular velocity of rotation of the part around its geometrical axis;

- крэффициент трени ; - угол пересечени  осей; - углова  скорость вращени  детеши вокруг оси, пересекающейс  с геометрической осью детали. - friction coefficient; - the angle of intersection of the axes; - the angular velocity of rotation of the axis around the axis intersecting with the geometrical axis of the part.

На фиг.1 показан пример обработ- .ки детали с цилиндрической внутренней поверхностью в псевдоожкженном абразиве при расположении осей, вокруг которых вращают деталь, в вертикальной плоскости; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows an example of machining a part with a cylindrical inner surface in a fluidized abrasive at the location of the axes around which the part rotates in a vertical plane; in fig. 2 shows a section A-A in FIG.

Обработку внутренней поверхности Б детали 1 производ т в псевдоожиженном слое абразива 2, расположенном в Камере 3 на газораспределительной решетке 4, под которую через камеру В подают поток Q воздуха , привод щего абразив в псевдоожиженное состо ние.The treatment of the inner surface B of the part 1 is carried out in a fluidized bed of abrasive 2 located in Chamber 3 on a gas distribution grid 4, under which, through chamber B, a flow Q of air leading the abrasive to a fluidized state is supplied.

Обрабатываемой детали 1 сообщают вращени  с угловой скоростью 52 вокруг ее геометрической оси 5 и с угловой скоростью Ы вокруг оси 6,The workpiece 1 reports rotation with an angular velocity 52 around its geometrical axis 5 and with an angular velocity Y around the axis 6,

пересекающейс  с ее геометрической осью 5 под углом (Jj в точке О (фиг.1 и 2). intersecting with its geometrical axis 5 at an angle (Jj at point O (Figures 1 and 2).

Скорость движени  абразивных частиц , относительно внутренней поверхности и давление частиц на поверхность , от которых зависит производительность обработки, увеличиваетс  с увеличением О, П и п Я/со , однако при увеличении п необходимо увеличи-вать отношение 1 /R, т.е. увеличивать габариты устройств, реализующих Способ - оптимальные значени  h , при которых обеспечиваетс  производительна  обработка внутреннихThe speed of movement of the abrasive particles relative to the inner surface and the pressure of the particles on the surface, on which the processing performance depends, increases with increasing O, P and n I / s, however with increasing n it is necessary to increase the ratio 1 / R, i.e. to increase the dimensions of devices implementing the Method — the optimal values of h at which the internal

поверхностей детали при практически приемлемых значени х r/R, т.е. при приемлемых габаритах устройств, наход тс - в диапазоне п 1,0-2,5, при зтом угол (| выбирают следующим образом.surfaces of the part at practically acceptable values of r / R, i.e. with acceptable dimensions of the devices, they are in the range of n 1.0-2.5, with this angle (| is chosen as follows.

Сложное движение детали вокруг оси 5 и 6 рассматривают как мгновенно-поступательное движение центра С масс детали и относительное вращательное движение с абсолютной угловой скоростью со ageСилы инерции Кэриолиса при этом отсутствуют, так как переносное движение поступательно.The complex movement of the part around the axis 5 and 6 is considered as an instant-translational movement of the center C of the mass of the part and relative rotational movement with absolute angular velocity from the age of inertia of Caryolis is absent, since the portable movement is translational.

Силами веса частицы и аэродинамического сопротивлени  ее перемещению , в сравнении с силами инерции, пренебрегают так как они малы. Рассматрива  силы, действующиеThe forces of particle weight and aerodynamic resistance to its displacement, in comparison with the inertial forces, are neglected because they are small. Consider the forces acting

на абразивное зерно массой тОдНахо- д щеес  на нижней образующей А цилиндрической внутренней поверхности детали (фиг.1) а также силы, дейстon the abrasive grain of mass on the lower generatrix A of the cylindrical inner surface of the part (FIG. 1) as well as on the force acting

вующие на зерно i . при его произ вольном положении (фиг.2), можно установить, что абсолютна  углова  скорость cOggg вращени  детали равна геометрической (векторной) сумме угловых скоростей м - и R ее вращений относительно осей 6 и 5 но жет быть определена по формуле косинусовfor grain i. at its arbitrary position (figure 2), it can be established that the absolute angular velocity cOggg of the part is equal to the geometric (vector) sum of the angular velocities m - and R of its rotations relative to axes 6 and 5 can be determined by the cosine formula

l af - ut uf2utnco 5 i. (1)l af - ut uf2utnco 5 i. (one)

При этом здесь и в дальнейшем верх НИИ знак относитс  к случаю противоположных направлений вращений (и и S2 , а нижний знак - к одинаковым направлени м вращений (фиг.1).Here and hereinafter, the top of the institute sign refers to the case of opposite directions of rotation (and and S2, and the lower sign to the same directions of rotation (Fig. 1).

Значение угла J ( jf ) между векторами абсолютной угловой скоростиThe value of the angle J (jf) between the vectors of absolute angular velocity

(или со о,,- ) и осью .детали(or with about, -) and the axis. Details

СОWITH

«БС"BS

определ ем из векторного треугольника угловых скоростей (фиг.1), при этом значени  косинуса и синуса угла у ( у ) которые необходимы дл  дальнейшего анализа, равныwe determine the angular velocities from the vector triangle (Fig. 1), and the values of the cosine and sine of the angle y (y) which are necessary for further analysis are equal to

S сосо5(рS coco5 (p

coup ,coup,

соwith

абсabs

sinfsinf

ОбеBoth

(3)(3)

С системе отсчета, движущейс  мгновенно- поступательно вместе с центром С масс детали, на частицу массой ш действует переносна  сила инерцииWith the frame of reference, moving in an instantaneous-translational manner along with the center C of the mass of a part, a moving force of inertia acts on a particle of mass w

Рм -шгсо,RM - shkso,

(4)(four)

гдеWhere

- рассто ние от центра масс- distance from the center of mass

детали до оси 6.details to axis 6.

Сила инерции Р со направлена перпендикул рно оси 6 и не зависит от положени  частицы.The inertia force Pc is perpendicular to axis 6 and does not depend on the position of the particle.

Разложим силу F со на составл ющие: NtJ - нормальную к образующей Л детали, и Q ь) - касательную к ней причем ,We decompose the force F co into the following components: NtJ is normal to the generator A of the part, and Qb) is a tangent to it, moreover,

Nu PcJCoeifWrco coecf, (5) Q(0-Pw sinif-mrco sin ср. /gNu PcJCoeifWrco coecf, (5) Q (0-Pw sinif-mrco sin cf. / g

В системе отсчета, вращающейс  с угловой скоростью Wjjjc относит тельно поступательно движу чейс  системы, на частицу действует сипа инерцииIn the reference frame rotating with the angular velocity Wjjjc relative to the translational motion of the system, a particle of inertia acts on the particle

РсОвбе тЯ)со,, J (6-1RSowby ya) with ,, J (6-1

204362204362

где R. - радиус-вектор частицы относительно вектора угловой скорости Ugg. Направление силы Р со перпен- 5 дикул рно вектору СОдбс абсолютной угловой скорости (фиг.1).where R. is the radius vector of a particle relative to the vector of angular velocity Ugg. The direction of the force P with a perpendicular 5 angular to the Sobs vector of absolute angular velocity (Fig. 1).

Значени  нормальной NfOajj. и касательной Qoggc составл ющих вектора РсОобс разных точках 10 на внутренней обрабатываемой поверхности Б детали вследствие различных углов между направлением Рйдее и касательными к точкам поверхности Б в которых в данный момент нахо- 15 дитс  частота (фиг.1 и 2).Values of normal NfOajj. and the tangent Qoggc of the components of the Xerox vector of different points 10 on the inner work surface B of the part due to different angles between the direction of Rydeya and tangents to points of the surface B in which the frequency is currently 15 (Fig. 1 and 2).

На частицу m , расположенную на нижней образующей Д действует нормальна  и касательна  составл ющиеThe particle m located on the lower generatrix D acts normally and the tangent components

силы Рсоrso forces

абсabs

соответственноrespectively

2020

Ncda6c- R B CO bNcda6c- R B CO b

(7)(7)

гдеWhere

(5ш„е,п,,со5ув1пу, (gj(5ш „е, п ,, со5в1пу, (gj

R - внутренний радиус детали. При нахождении абразивной частицы в положении т ( или т), (фиг.2) направление вектора РЫцв перпендикул рно поверхности В в этих точках ()вследствие чего нормальна  составл юща  Nco-, максимальна и равна силе инерции Р соR is the inner radius of the part. When the abrasive particle is in the position t (or t), (Fig.2) the direction of the vector Ptc is perpendicular to the surface B at these points (), as a result of which the normal component Nco is maximal and equal to the inertia force P

т.е.those.

ОБО OBO

N asc o.6c ,N asc o.6c

(9)(9)

m, mm, m

a касательна  составл юща  Q cj 0. Возможность движени  частицы относительно внутренней поверхности Б детали обеспечиваетс  ,если в любой точке,.например, в точках m,m(, mj,a tangential component Q cj 0. The possibility of a particle moving relative to the inner surface B of a part is provided, if at any point, for example, at points m, m (, mj,

4 и других(фиг.2), расположенной на внутренней поверхности В нормальна  составл юща  N ci от вращени  детали вокруг оси 6 будет больше чем максимальное значение4 and others (FIG. 2), located on the inner surface B, the normal component of N ci from the rotation of the part around the axis 6 will be greater than the maximum value

нормальной направл ющей N U от вращени  детали с угловой скоростью Wgbc .т.е.normal guideline N U from the rotation of the part with the angular velocity Wgbc.

N(N (

авсavs

Ро) Po)

ОбеBoth

В этом случае под действием силы Nuf , котора , больше Na , абразив отбрасываетс  к нижней части внутренней поверхности детали, наиболее удаленной от оси 6 .(Фиг.1 -и 2). причем положение этого абразива остаетс  неизменным относительно линии О,С В)процессе её вращени  с угловой скоростью to вокруг оси 6,In this case, under the action of a force Nuf, which is greater than Na, the abrasive is dropped to the lower part of the inner surface of the part furthest from the axis 6. (Figures 1 and 2). moreover, the position of this abrasive remains unchanged relative to the line O, C B) the process of its rotation with an angular velocity to around axis 6,

Тогда при вращении детали относительно ее центра С масс со скоростью Я абразив скользит относительно внутренней поверхности детали , производ  ее обработку.Then, when the part rotates about its center C of masses at a speed I abrasive slides relative to the inner surface of the part, processing it.

Если нормальна  сила инерции ° вращени  детали с угловой скоростью Wpsc больше силы инерции N со от вращени  детали вокруг оси 6, то абразивные частицы,поджима сь к внутренней поверхности В детали по всему ее периметру, образуют плотное абразивное кольцо, вращающеес  вместе с детальюjвследствие чего обработки не происходит.If the normal inertia force of the part's rotation with the angular velocity Wpsc is greater than the force of inertia N с from rotating the part around the axis 6, then the abrasive particles pressed against the inner surface B of the part along its entire perimeter form a dense abrasive ring rotating with the part not happening.

Из (10),учитыва  (5) и (9)-, получимFrom (10), taking into account (5) and (9) -, we get

го-г -co cosq) . Подставл   в (11) значение Wgo-gcoco cosq). Substituted in (11) the value of W

(11)(eleven)

авсavs

ИЗ (1),обознача  отношение угловой скорости П к скорости CJ через h , т.е. п Я/ы,и производ  необходимые преобразовани , получим в окончательном виде необходимое и достаточное условие движени  абразивной частицы относительно обрабатываемой поверхности Б в тангенциальном направленииFROM (1), denoting the ratio of the angular velocity P to the velocity CJ by h, i.e. P I / S, and making the necessary transformations, we obtain in the final form the necessary and sufficient condition for the movement of the abrasive particle relative to the surface B being processed in the tangential direction

Г и«(п; 2cos cplG and "(n; 2cos cpl

сое cfsoy cf

(12)(12)

гдеWhere

г рассто ние центра масс Сg distance of center of mass C

от оси 6;from axis 6;

К - внутренний радиус детали И - отношение угловых скоростей;K - the inner radius of the part And - the ratio of angular velocities;

tf - угол пересечени  осей. Возможность движени  абразива влево вдоль нижней образующей А внуренней поверхности в сторону Г выхода из внутренней полости детали, что необходимо дл  смены абразива в зоне обработкиJобеспечиваетс , ее- ли геометрическа  сумма (Q Ы t QWasf) тангенциальных сил инерции больше сил трени  от суммы нормальных составл ющих (Nco инерции (фиг.1) т.е.tf is the angle of intersection of the axes. The ability of the abrasive to move to the left along the lower generatrix A of the internal surface towards the exit from the internal cavity of the part, which is necessary for changing the abrasive in the machining zone, is provided if its geometric sum (Q S and QWasf) of the tangential inertia forces is greater than the frictional forces of the sum of normal components (Nco inertia (figure 1) i.e.

NW-, )сил NW-,) forces

аесAes

Qм-Qй}„,fu(NQ Ntd«6), (13)Qm-Qй} „, fu (NQ Ntd“ 6), (13)

где |Ц - коэффициент трени  абразив ва по обрабатываемому материалу . Подставл   в (13) значени  ры, |where | C is the coefficient of abrasive wear on the material being processed. Substituted in (13) values, |

Q«a,p, NW ,И ,NWagp из (6), (8),Q "a, p, NW, AND, NWagp of (6), (8),

(5) и (7),учитыва  значени  cos к и sin у из (3) и (2),обознача  как и(5) and (7), taking into account the values of cos k and sin y from (3) and (2), denoted as

ранее -Tj- п , производ  необходимыеpreviously -Tj- n, producing necessary

;преобразовани  получим условие движени  вдоль нижней образующей Л в сторону вьрсода из внутренней полости деталиtransform we obtain the condition of movement along the lower generatrix L in the direction of the velocity from the internal cavity of the part

г (nTCos lIlUJnyco U in g (nTCos lIlUJnyco U in

Т (ucoscf (14)T (ucoscf (14)

Детали от специального привода (не показан) одновременно сообщают вращени  вокруг осей 5 и 6 в противоположных направлени х - вокруг , геометрической оси 5 детали ее вращают со скоростью Q а вокруг оси 6, пересекающейс  с геометрической осью 5 детали под углом cf и наход щейс  от центра С масс детали на рассто нии г - со скоро-г стью Q .Parts from a special drive (not shown) simultaneously impart rotation around axes 5 and 6 in opposite directions around the geometry axis 5, the parts rotate with speed Q a around axis 6 intersecting the geometry axis 5 of the part at an angle cf and away from the center C of the mass of a part at a distance r - with a speed of Q.

Под действием центробежных сил от вращени  детали вокруг осей абразив прижимаетс  к нижней части, внутренней поверхности детали, наиболее удаленной от оси вращени  6, и перемещаетс  относительно внутренней поверхности в тангенциальном направлении вследствие того, что деталь вращаетс  относительно вра . щающейс  оси О, С с относительной угловой скоростью Q, При зтом происходит обработка детали.Under the action of centrifugal forces from rotating the part around the axes, the abrasive is pressed against the lower part, the inner surface of the part furthest from the axis of rotation 6, and moves relative to the inner surface in the tangential direction due to the fact that the part rotates relative to the turn. the axial axis O, C with a relative angular velocity Q, With this, the part is machined.

При подходе абразивных частиц к нижней образующей А детали они под действием центробежных сил выбрасываютс  из внутренней полостиWhen abrasive particles approach the lower generatrix A of the part, they are ejected from the inner cavity under the action of centrifugal forces.

детали в сторону в камеру 3.details aside in chamber 3.

выхода из нееgetting out of it

Вместо выброшенных из внутренней полости частиц ее заполн ют новыми порци ми абразива из псевдоожижен- ного сло , в который погружена обрабатываема  деталь.Instead of particles ejected from the internal cavity, it is filled with new portions of the abrasive from the fluidized bed into which the workpiece is immersed.

Таким образом, обеспечиваетс  одновременна  более производительна  обработка как наружных ,так и внутренних поверхностей деталей.При этом автоматически обеспечиваетс  циркул ци  абразива через зону обработки . внутренних поверхностей детади.Thus, more simultaneous processing of both the outer and inner surfaces of the parts is ensured. At the same time, the abrasive is automatically circulated through the treatment area. internal surfaces

Способ рекомендуетс  дл  обработки деталей, имеющих относительно небольшие габариты, (например, диаметр до 150-350 мм). Способ может быть реализован и при обработкеThe method is recommended for machining of parts with relatively small dimensions (for example, diameter up to 150-350 mm). The method can be implemented in the processing

деталей с коническими и фасонными внутренними поверхност ми, при этом угол между ос ми 5 и 6 должен быть равным углу (),где ct - угол между образующей конуса и его геометрической осью в случае обработки конусных деталей , или максимальный угол между каса - тельной -к профилю поверхности и осью детали ,в случае обраI ботки с фасонной внутренней по верхностью.parts with conical and shaped inner surfaces, the angle between axes 5 and 6 should be equal to the angle (), where ct is the angle between the generator of the cone and its geometrical axis in the case of machining conical parts, or the maximum angle between the tangent - to the profile of the surface and the axis of the part, in the case of machining with a shaped inner surface.

2 I aЬc2 I abc

ЧH

VV

РШ Фиг.RSH FIG.

АBUT

оЬсobs

Claims (2)

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ В СВОБОДНОЙ АБРАЗИВЕ, при котором деталь размещают в псевдоожиженном абразиве и сообщают ей вращение вокруг двух пересекающихся осей, одну ио который совмещают с геометрической осью детали, а вторую смещают относительно центра массы детали , отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки внутренней поверхности цилиндрической детали, отношение угловой скорости вращения детали вокруг своей геометрической оси к угловой скорости вращения где r - расстояние центра масс детали от·оси, вокруг которой вращают с угловой скоростью;METHOD OF PROCESSING PARTS IN A FREE ABRASIVE, in which the part is placed in a fluidized abrasive and its rotation is rotated around two intersecting axes, one of which is aligned with the geometrical axis of the part, and the second is displaced relative to the center of mass of the part, characterized in that, in order to increase processing productivity the inner surface of the cylindrical part, the ratio of the angular velocity of rotation of the part around its geometric axis to the angular velocity of rotation where r is the distance of the center of mass of the part from the · axis, around to Torah rotated with an angular velocity; R - радиус детали;R is the radius of the part; η = Я / ω ;η = I / ω; $2 - угловая скорость вращения детали вокруг ее геометрической оси;$ 2 - the angular velocity of rotation of the part around its geometric axis; /Ь - коэффициент трения;/ B is the coefficient of friction; Ч - угол пересечения осей;H is the angle of intersection of the axes; ώ - угловая скорость вращения детали вокруг оси, пересекающейся с геометрической осью детали.ώ is the angular velocity of rotation of the part around an axis intersecting with the geometrical axis of the part. J204362J204362