устройство для вибрационной обработки

Формула изобретения

1. Устройство для вибрационной обработки, содержащее кольцевой контейнер с наружной и внутренней стенками и дном из эластичного материала, наружная стенка которого жестко закреплена на основании, и вибратор, отличающееся тем, что внутренняя стенка установлена подвижно с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении и возвратно-вращательного колебания вокруг своей оси, при этом вибратор установлен с возможностью взаимодействия с внутренней стенкой, а наружная и внутренняя стенки в верхней части устройства связаны между собой упругими элементами, расположенными равномерно под углом к радиальному направлению в одну сторону.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вибратор выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма с возможностью радиального регулирования положения цилиндрического шарнира кривошипа, а шатун снабжен устройством регулирования своей длины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области финишной обработки поверхностей в машино- и приборостроении и может быть использовано при отделочно-упрочняющей обработке мелких массовых деталей.

Широко распространены устройства, при работе которых детали и рабочую среду загружают в контейнер, совершающий колебательные движения, в которых эластичное дно контейнера совершает колебательные движения под воздействием вращающихся роликов или диска.

Известно, например, устройство для вибрационной обработки (авторское свидетельство SU №1717321, МПК В 24 В 31/073, опубликовано 07.03.1992 г.).

Общими признаками с заявляемым изобретением является наличие основания, кольцевого контейнера, состоящего из наружной и внутренней стенки и эластичного дна, жесткая связь наружной стенки с основанием и наличие вибратора.

Известное устройство по а.с. №1717321 обеспечивает возможность одновременного регулирования частоты и амплитуды колебаний. Однако известное устройство не позволяет обрабатывать детали по технологии, где необходимо провести обработку при небольшой амплитуде и высокой частоте колебаний (например, при шлифовании), так как при повышении частоты колебаний одновременно повышается и амплитуда, что приведет к нарушению заданной технологии обработки, что нежелательно при шлифовании и полировании.

Установка в известном устройстве вибратора с возможностью взаимодействия с эластичным дном через конические ролики неизбежно приводит к истиранию эластичного дна под воздействием роликов, закрепленных на вертикальном валу.

Повышенный износ эластичного дна контейнера вызван тем, что на внутреннюю поверхность воздействует масса загрузки, а на наружную - ролики. Наличие абразивных частиц в зоне контакта роликов с эластичным дном при обработке с технологической жидкостью существенно увеличивает износ как эластичного дна, так и непосредственно роликов.

В качестве прототипа принято устройство для вибрационной обработки (авторское свидетельств SU №1430239, МПК 7 В 24 В 31/073, опубликовано 15.10.1988 г.), наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату.

Устройство по а.с. SU №1430239 имеет кольцевой (торовый) контейнер с наружной и внутренней стенками и дном из эластичного материала и вибратор, выполненный в виде смонтированного на основании в подшипниковой опоре вертикального вала с приводом вращения и группой радиально расположенных роликов, установленных на валу с возможностью обкатки по дну контейнера. При этом стенки контейнера установлены на основании с возможностью регулирования амплитуды колебаний дна контейнера с помощью механизма возвратно-поступательного перемещения внутренней стенки контейнера, выполненного в виде винтовой пары, гайка которой жестко связана с внутренней стенкой контейнера, винт смонтирован на вертикальном валу с возможностью поворота посредством дополнительно введенной в устройство опоры вращения.

Общими признаками с заявляемым изобретением являются: основание, вибратор и кольцевой контейнер с наружной и внутренней стенками и дном из эластичного материала, наружная стенка которого жестко закреплена на основании.

Недостатком прототипа является невозможность регулирования формы циркуляции загрузки (формы колебаний). Несмотря на то, что прототип позволяет изменять амплитуду колебаний путем изменения высоты внутренней стенки кольцевого контейнера до работы и в процессе обработки без выключения устройства, то есть позволяет осуществлять настройку по требованию технологических параметров, однако источник передачи энергии остается прежним, неспособным управлять формой циркуляции загрузки в контейнере.

Устройство по прототипу не обеспечивает равномерность обработки деталей в рабочей зоне из-за неравномерного давления в рабочей зоне по всему сечению контейнера.

Кроме этого, вызывает сильный износ эластичного дна обработка в режимах и условиях, способствующих сводообразованию в загрузке, когда силы сопротивления перемещению загрузки резко увеличиваются.

Техническим результатом заявляемого устройства является расширение возможности регулирования параметров и управления характером колебаний и повышение равномерности обработки деталей в рабочей зоне.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для вибрационной обработки, содержащем кольцевой контейнер с наружной и внутренней стенками и дном из эластичного материала, наружная стенка которого жестко закреплена на основании, и вибратор, согласно изобретению внутренняя стенка установлена подвижной с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении и возвратно-вращательного колебания вокруг своей оси, при этом вибратор установлен с возможностью взаимодействия с внутренней стенкой, а наружная и внутренняя стенки в верхней части устройства связаны между собой упругими элементами, расположенными равномерно под углом к радиальному направлению в одну сторону.

Наилучший результат достигается при выполнении вибратора в виде кривошипно-шатунного механизма с возможностью радиального регулирования положения цилиндрического шарнира кривошипа и снабжении шатуна устройством регулирования своей длины.

Введение в устройство вибрационной обработки, содержащее кольцевой контейнер с наружной и внутренней стенками, соединенными дном из эластичного материала, наружная стенка которого жестко связана с основанием (станиной), а внутренняя стенка смонтирована подвижной, вибратора, сопряженного с внутренней подвижной стенкой, дает более широкие возможности для регулирования параметров и управления характером колебаний, а также позволяет исключить из конструкции обкатные ролики и их воздействие, что позволяет существенно уменьшить износ дна.

Выполнение вибратора в виде кривошипно-шатунного механизма с возможностью радиального регулирования положения цилиндрического шарнира кривошипа и снабжение шатуна устройством регулирования своей длины позволяет регулировать амплитуду колебаний контейнера с помощью изменения радиального положения цилиндрического шарнира кривошипа и изменять характер воздействия эластичного дна на массу загрузки (вследствие изменения формы эластичного дна) путем увеличения или уменьшения длины шатуна.

Соединение в верхней части устройства наружной и внутренней стенки упругими элементами, расположенными равномерно под углом к радиальному направлению с наклоном в одну сторону, обеспечивает дополнительное возвратно-вращательное движение внутренней стенки, что приводит к круговому виброперемещению и позволяет стабилизировать движение загрузки вдоль контейнера, подобное форме спирали, и благодаря этому повысить равномерность обработки деталей в рабочей зоне.

Таким образом, в заявляемом устройстве форма движения загрузки вдоль контейнера, приобретающая вид спирали, значительно повышает равномерность давления загрузки в контейнере и вследствие этого повышает равномерность обработки деталей по всему сечению контейнера.

В целом изобретение направлено на увеличение надежности работы устройства путем увеличения жизненного ресурса его механизмов за счет повышения стабилизации динамики движения загрузки и расширения возможностей управления процессом обработки.

Отличиями от прототипа являются:

установка внутренней стенки подвижной с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальном положении и возвратно-вращательного колебания вокруг своей оси;

снабжение внутренней стенки контейнера вибратором (регулируемым приводом колебательного движения);

соединение наружной и внутренней стенки контейнера упругими элементами (пружинами), расположенными под углом к радиальному направлению контейнера с наклоном в одну сторону относительно вращения часовой стрелки;

выполнение вибратора в виде кривошипно-шатунного механизма с возможностью радиального регулирования положения цилиндрического шарнира кривошипа и снабжение шатуна устройством регулирования своей длины.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства для вибрационной обработки критерию «новизна».

Известно использование регулируемого привода колебательного движения в виде кривошипно-шатунного механизма (эксцентрикового), например, в вибрационных установках для создания вибраций (Бабичев А.П., Бабичев И.А. Основы вибрационной технологии. Ростов-на-Дону: Издательский Центр ДГТУ, 1988, с.408, рис.4.10).

В заявляемой совокупности признаков - при установке вибратора с возможностью его взаимодействия с внутренней стенкой кольцевого контейнера, благодаря установке внутренней стенки подвижной с возможностью ее возвратно-поступательного движения, установке упругих элементов с обеспечением внутренней стенке возвратно-вращательного колебания вокруг ее оси, создаются условия для обеспечения возможности регулирования формы колебаний и стабилизации движения общей загрузки, что значительно расширяет технологические возможности устройства и повышает качество обработки.

Известно использование упругих элементов для создания вибрационных перемещений, например, в вибрационных транспортирующих машинах с пневматическим вибратором (Бабичев А.П., Бабичев И.А. Основы вибрационной технологии. Ростов-на-Дону: Издательский Центр ДГТУ, 1988, с.465, рис.4.41).

В заявляемой совокупности признаков установка упругих элементов с заявляемым их равномерным расположением и в совокупности с вибратором, воздействующим на внутреннюю стенку, создает не просто кольцевое перемещение загрузки вдоль контейнера, но образует форму движения загрузки вдоль контейнера (по кругу) в виде спирали, что и приводит к повышению равномерности обработки деталей по всему сечению контейнера, то есть во всем рабочем объеме.

Таким образом, сопоставительный анализ позволяет сделать вывод о том, что из уровня техники не установлена известность отличительных признаков (вибратора, взаимодействующего с внутренней стенкой, связь наружной и внутренней стенок упругими элементами, расположенными равномерно под углом к радиальному направлению) и известность их влияния на достигаемый заявляемым изобретением технический результат (спиралеобразная форма движения загрузки), что доказывает соответствие заявляемого устройства критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез А-А, на фиг.2 - изображение С в увеличенном масштабе; на фиг.3 - вид сверху; на фиг.4 - разрез В-В.

Устройство содержит кольцевой контейнер, состоящий из наружной 1 и внутренней 2 цилиндрических стенок, установленных на основании 3 и соединенных эластичным дном 4. Механизм регулирования амплитуды колебания вибратора является натяжным устройством 5, поворот винта 6 (см. фиг.2) которого обеспечивает радиальное перемещение положения цилиндрического шарнира 7 на дисковом кривошипе 8. Шатун 9 состоит из двух половин, соединенных межу собой устройством регулирования длины шатуна 9, представляющим собой - хомут 10 с контргайками 11. Верхняя часть шатуна 9 соединена с внутренней стенкой 2 кольцевого контейнера через шаровой шарнир 12 с направляющим механизмом 13, что обеспечивает возвратно-поступательное движение внутренней стенки 2 и ее возвратно-вращательное колебание вокруг своей оси. Нижняя часть шатуна 9 соединена с дисковым кривошипом 8 цилиндрическим шарниром 7. Регулирование длины шатуна 9 выполняется за счет вращения хомута 10 после отворачивания контргаек 11. Возвратно-вращательное колебание внутренней стенки 2 с загрузкой обеспечивается за счет упругих элементов 14 (фиг.3), например пружин, соединяющих наружную стенку 1 с внутренней стенкой 2 по касательному к внутренней стенке 2 направлению, то есть расположенных равномерно под углом к радиальному направлению в одну сторону. Вращение дискового кривошипа 8 выполняется за счет приводного электродвигателя 15 через клиновидную ременную передачу 16.

Устройство работает следующим образом.

В контейнер загружают рабочую среду 17 с деталями 18. При включении приводного электродвигателя 15 кривошипно-шатунный механизм создает возвратно-поступательное движение внутренней стенки 2 с примыкающей загрузкой, кроме того, с помощью пружин 14 внутренняя стенка 2 с загрузкой совершает еще возвратно-вращательное движение вокруг своей оси. В результате возвратно-поступательного и некоторого возвратно-вращательного движения вокруг оси внутренней стенки 2 кольцевого контейнера массе загрузки сообщается сложное пульсирующее колебательное движение, которое вызывает общую циркуляцию загрузки в виде спирали. При движении загрузки происходит процесс обработки.

При вращении винта 6 натяжного устройства 5 механизма регулирования амплитуды колебания изменяется и положение цилиндрического шарнира 7 дискового кривошипа 8, что приводит к изменению хода возвратно-поступательного движения внутренней стенки 2, то есть к изменению амплитуды колебания загрузки, а при изменении длины шатуна 9 изменяется и характер колебания загрузки. Подбор пружин по степени упругости обеспечивает регулирование амплитуды возвратно-вращательного колебания вокруг своей оси внутренней стенки 2 с загрузкой.