Способ шпиндельной вибрационной обработки

 

СПОСеЖ ШПИВДЕЛЫЮЙ ВИБРАЦЙСННОЙ ОБРАБОТКИ,при когором обрабатываемые детали размегааюг на ашвндапяА, затем (УГ в запопяешилй о бвтываюш среден рабочий яовгейиер , при оослвюему сообщают воп бательные движения, а двпшям сооб шают.возцзвтвочоЬстушСтеаьные перемаш иия и : ловые всшебанвж, отличаюш и ft с я тем, что, с цепью улучшения качества о % аботвн деталей тяпа шестерш, ч ютоту воэвратво-аосчупатальяцх переметший выбяраюг в пределах зводов в мииуту а угловых яоаебаяяй 12-15 Га.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

WIN

РЕСПУБЛИК

369 В 24 1/О

В Р ;»4 5»»41 » е 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OlNPbFAO (21) 3267476/25-08 (22) 01.04.81 (46) 28.02.84. Бюа. 34 8 (72) Н. И. Бондарь и В. М. Морсе (53) 621.923.048.6.06(088.8) ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

34 961926, кл. В 24 В 31/06, 1980 (нрототнн). (54) (57) СПОСОБ ШНИНДЕЛЬНОИ

ВИБРАЦИСННОЙ ОБРАБОТКИ,пРи котоРом обрабатываемые детали разме(цают на

SUÄÄ 263 А и обрабатывающей средой рабочий конте . нер, ири этом носледиему сообнеют колебательные двюкении, .а деталям сообщаюй, перемеие-. нин и угловые колебанви, о т л i ч а ющ и и с. s тем, что, с кель® улучищ нин качества обработки деталей тина шестерен, частоту теньаирс иеремеиюний выбирают в иредел к

50-80 ждов в минуту, а угловых а кабаний 1215 йт

1 1076263 2 оправке 2 с деталями 1. Таким образом, обрабатываемые детали 1 подвергаются протягиванию через наполнитепь и угловой осцилляции.

Рабочая зона контейнера заполнена абразивом, в котором на оправке расположены обрабатываемые детали, например зубчатые колеса. По форме обрабатываемых деталей в объеме абразива образовывается отверстие, через которое протягивается деталь. При этом обеспечивается определенной силы взаимодействие абразива с деталью, для чего одновременно с протягиванием деталям задаются угловые колебания. Это позволяет образовать форму детали в абразиве, т.е. форму абразивной динамической протяжки.

Основным элементом предлагаемого способа является протягивание — деталь протягивается через инструмент, представляющий собой толстый слой абразива, находящегося в контейнере. При протягивании детали через рабочую среду последняя деформируется, образуя отверстие по форме детали. При этом возникакт значительные силы сопротивления внедрению детали Ь инструмент - среду абразива, что и создает эффект обработки. Для регулировки усилия сопротивления внедрению детали в инструмент-среду предусмотрено сообщение среде и детали дополнительных колебаний. Вибрации меняют податливость среды, т.е. сопротивляемость среды внедрению в нее детали, изменяя тем самым усилие взаимодействия инструмента и детали и, соответственно, интенсивность обработки.

Основными рабочими движениями являются движения протягивания и угловые колебания оправки с обрабатываемыми деталями. Вспомогательные рабочие движения - зто колебатепьные движения контейнера. Возможность контейнера кол баться в вертикальной плоскости расширяет диапазон режимов обработки деталей однако обработка межет производиться и при отсутствии вертикальных колебаний.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для отделочнь зачистной и упрочняющей обработки деталей типа дисков с располсь женными на периферии фасонными элеменТа jvfH.

->BaecTeH способ шпиндельной вибрационной обработки, при котором обрабатываемые детали размещают на шпинделях, затем погружают в заполненный обраб (0 тывающей средой рабочйй контейнер, при этом последнему сообщают калебательные движения, а деталям сообщают aoaspa но-поступательные перемещения и угловые колебания (1 . !

Недостатком известного способа является низкое качество обработки деталей типа шестерен, обусловленное тем, что вертикальные возвратно-поступательные движения деталям сообщают с одной частотой с их угловыми колебаниями.

Пель изобретения - улучшение обработки деталей типа шестерен.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу шпиндельной обработки, при котором обрабатываемые детали размещают на шпинделях, затем погружают в заполненный обрабатывающей средой рабочий контейнер, при этом последнему сообщают колебатепьные движе- з0 ния, а деталям сообщают возвратноноступательные перемещения и угловые колебания, частоту возвратно-поступательных перемещений выбирают в пределах 5О-80 ходов в минуту, а угловых колебаний 12-15 Га.

На чертеже показана схема осущесч влеиия способа.

Детали 1 устанавливаются на оправке

2, размещаемой между штоками 3 и 4

40 гидроцилиндров 5 и 6, в контейнере 7 с рабочей средой, приводимом в колебател! ное движение электромагнитными вибраторами 8. Угловая осцилляпия деталей

45 например, кривошипно-.коромыслового, состоящего из кривошипа 9, шатуна 10, коромысла 11, электродвигателя 12. С помощью электромагнитных вибраторов 8 контейнеру задаются колебания, à гидрсь- 0 цилиндрами 5 и 6 путем возвратно поступательных перемещений штоков 3 и

4 обеспечивается протягивание установленных на оправке зубчатых колес через наполнитель.,Одновременно с этим механизм угловой осцилляпии, содержащий электродвигатель 12, кривошип 9 и шатун 10 задает угловую осцилляцию

Обработка деталей в уплотняемой мелкогранулированной рабочей среде при угловых колебаниях оправки с деталями в контейнере, выполненном в форме обратного конуса и получающем дополнительные колебания в вертикальной плоокости, обеспечивает высокое качество поверхностного слоя деталей. Размер гранул абразивной среды при зачистной обработке принимается не более величины

62 63 4

До 50 двойных ходов в минуту рост производительности незначителен, а свы ше 80 съем металла стабилизируется.

Дальнейшее увеличение числа ходов не дает повышения производительности, а также нежелательно иэ-за возрастающих динамических нагрузок.

Зависимость производительности процесса от частоты угловых осциллирующих колебаний исследовалась на числах ходов протягивания, равных 30, 40, 50, 60, 70 и 80 двойных ходов в минуту и стабильных параметрах времени обработки (4 =5 мин), частоте (f =25 Гц) и амплитуде,(А=2 мм) колебаний контейнера.

Установлено, что производительность процесса растет наиболее интенсивно в диапазоне частот от 10 до 15 Гц на числах ходов 1 =40 - 80 двойных ходов в msнуту. До 10 Гц этот рост незначителен, свыше 15 Гц в пределах до 20 Гц рост производительности менее существенный, а далее отсутствует.

При определении оптимальных параметров колебаний контейнера за критерий выбрано качество поверхности. Установлено, что при увеличении частоты колебаний контейнера до 25 Гц шероховатость йозрастает, а в диапазоне от 25 до

33 ГИ она сгабилиэируегся. Увеличение частоты в пределах от 10 до 33 Гц способсгвует более равномерной обработке всех участков поверхности, в том числе и труднодоступных. При частоте свыше

33 Гц шероховатость понижается несущественно.

3 107 радиуса скругления ножки зуба, а при отделочной обработке зубьев оптимальным размером гранул является величина, равная радиусу скругления ножки зуба.

Величина хода протягивания детали устанавливается в пределах 5 = 10 В, где В - ширина зубчатого венца.

Для снятия заусенцев необходимо иметь менее податливую среду, поэтому протягивание необходимо вести при низкой часто-1р те колебаний контейнера 1 — 10 Гц, амплитуде А=0,1 — 4 мм и ходе штока гидроцилиндра, равном 5> =5B — 10B,ширине зубчатого венца. Частота протягивания — 50 - 55 двойных ходов в минуту. Is

Частота угловых колебаний устанавливается невысокой 12-15 Гц, угловая амплитуда А =10 - 30 . При этом сила сопроо тивпения рабочей среды внедрению в нее обрабатываемых деталей будет большой, 2р т.е. обработка будет вестись с интенсивным съемом металла.

Для отделочно-упрочняющей обработки деталей также необходима рабочая среда с повышенным коэффициентом сопротивпь- 2S ния протягиванию. Обработка ведется при частоте протягивания 55 — 65 двойных ходов в минуту, угловых колебаний 12—

15 Гц, угловой амплитуде А =50 — 15, колебаний контейнера частотой г =5 -15Гц,> амплитудой A=O,1 3 мм. Ход протягивания S ), =(5 - 15)В.

Для выполнения шлифовально-полирс вальных операций рабочей среде сообщаются значительные ускорения вибраций для уменьшения ее сопротивляемости протя-35 гиванию, т.е. коэффициента вязкости среды. Обработка ведется при угловой частоте f2 =12 — 15 Гц и угловой амплитуде А=5 — 10, колебаниях контейнера с частотой 3 =10 — 30 Гц и

4р амплитуде А=1 — 2,5 мм. Частота протягивания 65 — 80 двойных ходов в минуту.

Проведенными исследованиями уста- 45 новлено, что число ходов протягивания детали через абразив существенно сказывается на производительности процесса. При времени обработки 4 =5 мин, амплитуде колебаний контейнера A=2 мм и частоте so колебаний контейнера 1 =25 Гц наиболее интенсивный рост производительности прсьцесса, выраженный в г. съема металла с поверхности детали, отмечается при частс тах угловых осциллирующих колебаний от ss

12 до 15 Гц и числе двойных ходов в пределах 50 — 80 двойных ходов в минутуе

Оптимум частоты колебаний контейнера

f =25 — 33 Гц бып найден при числе хо-! дов л =60 двойных ходов в минуту, чаототе угловой осцилпяции k =12 Гц, угловой амплитуде 4< =10 и -амплитуде колебаний контейнера А = 2 мм.

При увеличении амплитуды колебаний контейнера А до 2 — 2,5 мм для точеных поверхностей деталей наблюдается умен шение шероховатости поверхности, а далее — рост микронеровностей. Для шлифованных поверхностей наблюдается ухудшение качества поверхности до амплитуды

А=2 мм, при амплитуде A=2 — 3,5 мм наблюдается стабилизация шероховатости поверхности.

При параметрах обработки: число ходов И =60 двойных ходов s минуту, частота угловой осцилпяции f =12 Гц, амплитуда угловой осципляции 4 =10, частота колебаний контейнерами = 25 Гц, Оправка с набором деталей размещается в контейнере с рабочей средой. Детали щютягиваюгся через наполнитель с чаототой 60 двойных ходов в минуту. Оправ ке с деталями задается угловая осцилляцня частотой 15 Ftt и амплитудой L5+.

Контейнер подвергается колебаниям час тотой 15 Гц и амплитудой 3 мм. Ход протягивания составляет l0 В, где Втолщина детали. Время обработки составляет 5 мин.

Й р и м е р 3. Операция шлифования.

Оправка с набором деталей размещается в контейнере с абразивной средой.

Детали протягиваются через абразив с частотой 70 двойных ходов в минуту.

Оправка с деталямв задается угловая осцилляция частотой L5 Гц, амплитудой

10 . Контейнер подвергается колебаниям частотой 25 At, амплитудой 2 мм. Время ебработки 5 мин.

Пример 4. Операция полирования.

Оправка с набором шестерен размещается в контейнере с рабочей средой, размеры. гранул которой равны радиусу скругления ножки зуба. Детали протягиваются через наполнитель с частотой 80 двойных ходов в минуту. Оправка с деталями задается угловая осцилляцня частотой 15 Гц, амплитудой 5 . Контейнер подвергается колебаниям частотой 30 At амплитудой

2 мм. Время обработки 5 мин.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает интенсивную отделочнозачистную и упрочняющую обработку деталей типа шестерен, звездочек, дисков с пазами и шлицами и т.п. при хорошем качестве поверхностного слоя деталей.

3 107 62 установлен оптимум амплигуды колебанИй контейнера, равный А=1,8 - 2,9 мм.

Проведенными экспериментами установлено, что образование в слое абразива отверстия по форме обрабатымемой детали при амплитуде угловой осцилляции

A g ниже 5 более затруднительнО, производительность процесса .невысокая.

При амплитуде угловой осцилляции А

5 - 20о отмечается рост произвющв гельности, при амплитуде А„= 20 - 25 этот рост незначителен, а при значении

Зоо и выше - отсутствует. Оптимальным значением амплитуды угловой осцилляции является 44 = 5 - 25©.

Таким образом, < оптимальными параме Ррами обработки являются: частота щютягивания (число ходов протягивания)50 - 80 двойных ходов в минуту, частота угловой оспилляции 12 15 Гщ амплитуда угловой осцилляции 5 - 25; частота колебаний контейнера 10-33 йц амплитуда колебаний контейнера 23,5 мм.

Пример 1. Операция снятия заусенцев.

Оправка с набором шестерен размещается в контейнере с рабочей средой. Детали протягиваются через наполнитель с частотой 50 двойных ходов в минуту.

Оправке с деталями задается угловая осцилляция частотой 4,2 Гц и амплитудой

25 ", Контейнер подвергается колебаниям частотой 10 Ftt и амплитудой 3,5 мм.

Ход протягивания составляет GB, где В - з ширина зубчатого венца обрабатываемых шестерен. Время обработки деталей 58 мин.

Пример 2. Отделочно-упрочняюшая операция» 40

1 076263

Составитель А. Букатов

Peaaarop Ю. Середа Техред А. Беби нем Корректор Г. Огар

Заказ 604/14 Тираж 737 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4