17.1.3. Центробежно-ротационная обработка поверхностей деталей

Для повышения контактного давления и качественных характеристик обработанных поверхностей деталей стремятся использовать инерционные силы, обеспечивающие прижатие гранул шлифовального материала к обрабатываемым поверхностям и полирование поверхностей сложного профиля.

Центробежно-ротационная обработка основана на формировании тороидального потока шлифовального материала на цилиндрической поверхности неподвижной камеры при вращении ротора в виде тарели с коническими стенками.

В рабочую камеру 1 (рис. 17.4,а) с коническим дном 2, выполненным в виде ротора с возможностью вращения вокруг собственной оси на подшипниковых опорах, загружают шлифовальный мате-риал 3 и обрабатываемые детали 4. При вращении ротора рабочая загрузка уплотняется и приводится во вращательное движение вокруг вертикальной оси таким образом, что, поднимаясь по неподвижной стенке цилиндрической камеры 1, приобретает форму тора. При этом элементы рабочей загрузки будут перемещаться с высокой скоростью по спиральным траекториям. Скорость перемещения деталей и шлифовального материала у стенки уменьшается, и вся масса рабочей загрузки падает вновь к центру ротора, после чего процесс движения повторяется. Обработка осуществляется за счет относительного перемещения поверхностей деталей и прижатых к ним гранул шлифовального материала, так как детали и гранулы шлифовального материала находятся в непрерывном движении с различными относительными скоростями. Давление рабочей среды на детали у стенок камеры, возникающее под действием центробежных сил, в 7…10 раз больше давления, возникающего при вибрационной обработке. Соответственно возрастает и производительность обработки. Обработка происходит при непрерывной промывке обрабатывающей среды технологической жидкостью.

1

2

1

2

3

4





а)б)

Рис. 17.4. Схема центробежно-ротационной обработки деталей:а) в свободном состоянии; б) шпиндельная обработка

Угловую скорость вращения ротора назначают обычно в диапа-зоне 6...40 рад/с, а величина загрузки рабочей камеры не должна превышать 0,5...0,7 объема.

Большие скорости и давления в тороидально-винтовом потоке, а также наличие зазора между цилиндрической стенкой и вращающимся ротором накладывают определенные ограничения на номенклатуру обрабатываемых деталей и грануляцию шлифовального материала. По этой схеме нельзя обрабатывать мелкие детали, а размеры гранул наполнителя должны быть не менее 4…5 мм.

По производительности центробежно-ротационная обработка по данным превосходит галтовочную обработку до 36 раз, а вибрационную – до 12,5 раз.

При исходной шероховатости Rа = 0,8…1,2 мкм достигается шероховатость Ra = 0,28...0,35 мкм. Дальнейшее снижение шероховатости независимо от длительности обработки не происходит. Формируется однотонная поверхность без выраженных следов обработки.

Для повышения эффективности обработки деталей типа тел вращения обрабатываемые детали 1 могут закрепляться на шпинделе 2 (рис. 17.4,б).

Для обеспечения погружения вращающейся на шпинделе детали в уплотненный набегающий тороидальный поток должно соблюдаться определенное соотношение между диаметром рабочей камеры d и наружным диаметром обрабатываемой детали D: d / D  2.

Угловую скорость вращения ротора устанавливают при шпиндельной обработке 80…100 рад/с, а угловую скорость вращения обрабатываемых деталей _д, закрепленных на шпинделе, определяют по соотношению:

,

где R – наружный радиус детали, м; v – требуемая скорость соударения компонентов рабочей среды с обрабатываемой поверхностью, м/с; K_v – коэффициент, определяющий скорость движения компонентов рабочей среды в тороидально-винтовом потоке (K_v = 15…30).

Наиболее интенсивное снижение шероховатости поверхности происходит в первые 30…40 с обработки. При этом формируется ше-роховатость с параметрами Ra = 0,4 мкм и Ra = 0,8 мкм при исходной шероховатости Ra = 0, 65 мкм и Ra = 1,6 мкм соответственно.

Большие трудности при разработке и эксплуатации центробежно-ротационных установок вызывает уплотнение зазора между стенками неподвижной камеры и вращающимся ротором. Различные технические приемы уплотнения зазора для предотвращения попадания абразивных материалов в сопрягаемые поверхности камеры и ротора за счет подачи в зазор рабочей жидкости под давлением или посредством установленных по периметру вращающейся донной части эластичных щеток, например, из капрона, не дают полного решения проблемы. Предпочтительная область применения подобной технологии – отделочная обработка жестких деталей небольших размеров и массы.