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.

а) б)

Рисунок 17.4 – Схема центробежно-ротационной обработки деталей

а) в свободном состоянии; б) шпиндельная обработка

В рабочую камеру 1 (рисунок 17.4,а) с коническим дном 2,выполненным в виде ротора с возможностью вращения вокруг собственной оси на подшипниковых опорах, загружают шлифовальный материал 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.

Угловую скорость вращения ротора назначают обычно в диапазоне 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 шероховатостьRa=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 (рисунок 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 деталиD: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 v- требуемая скорость соударения компонентов рабочей среды с обрабатываемой поверхностью, м/с;R– наружный радиус детали, м;

К_v– коэффициент, определяющий скорость движения компонентов рабочей среды в тороидально- винтовом потоке (К_v= 15…30).

Наиболее интенсивное снижение шероховатости поверхности происходит в первые 30…40 с обработки. При этом формируется шероховатость с параметрами Ra=0,4 мкм и Ra=0,8 мкм при исходной шероховатостиRa=0, 65 мкм иRa=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.