PL154062B1 - Sposób obróbki strumieniowo-ściernej i strumienica do obróbki strumieniowo-ściernej - Google Patents

Description

rzeczpospolita OPIS PATENTOWY 154 ©62

POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 86 09 25 (P. 261584)

Int. Cl.⁵ B24C 1/00 B24C 3/16 B24C 5/04

Pierwszeństwo--εΐΥΤΕΙΒΙΑ c β ÓLH

URZĄD

Zgłoszenie ogłoszono: 88 07 07

Opis patentowy opublikowano: 1992 02 28

PATENTOWY

RP

Twórcy wynalazku: Tomasz Mikuła, Eugeniusz Pleśniar, Zbigniew Rudnicki

Uprawniony z patentu: Wytwórnia Sprzętu Komunikacyjnego „PZL-Rzeszów“, Rzeszów (Polska)

Sposób obróbki strumieniowo-ściernej i strumienica do obróbki strumieniowo-ściernej

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki strumieniowo-ściernej i strumienica do obróbki strumieniowo-ściernej, zwłaszcza do obróbki powierzchni wewnętrznych otworów.

Znany jest sposób obróbki strumieniowo-ściernej i urządzenie do stosowania tego sposobu opisane w polskim opisie patentowym nr 56 226, którego istota polega na przepływie czynnika strumieniowo-ściernego przez otwór obrabianego przedmiotu metalowego o średnicy do 10 milimetrów pod wpływem energii pochodzącej od siły odśrodkowej wywołanej przez wirujący czynnik strumieniowo-ścierny, przy czym na obwodzie bębna promieniowo usytuowane są łączniki w których mocowane są przedmioty obrabiane, natomiast czynnik strumieniowo-ścierny przepływając przez otwór wewnętrzny przedmiotu obrabianego w sposób liniowy, powoduje, że znajdujące się w strumieniu ziarna ścierne trą o wewnętrzną powierzchnię otworu, powodują usunięcie zgorzeliny, warstwy utlenionej, zanieczyszczeń i wad powierzchniowych łącznie z możliwością zwiększenia średnicy wewnętrznej, powstałych na skutek procesu hutniczego lub niewłaściwego przechowywania przedmiotu obrabianego.

Znany jest ponadto sposób obróbki strumieniowo-ściernej oraz urządzenie do prowadzenia tego sposobu z publikacji E. Górski pt. „Obróbka gładkościowa, WNT-1963-Warszawa, którego istota polega na podawaniu pod ciśnieniem czynnika strumieniowo-ściernego przez otwór przedmiotu obrabianego zamocowanego u wylotu strumienicy, przy czym w celu uniknięcia powstawania „korków ściernych i zwiększenia prędkości kinematycznej strumienia ściernego z równoczesnym przepuszczaniem przez strumienicę strumienia czynnika pneumatycznego-powietrza, które ponadto powoduje powstanie podciśnienia w dyszy wylotowej strumienicy i intensywne mieszanie proszku ściernego z cieczą.

Sposoby obróbki strumieniowo-ściernej opisane w polskim opisie patentowym nr 56226 i w publikacji E. Górskiego pt. „Obróbka gładkościowa, WNT-1963-Warszawa, powoduje wytwarzanie strumienia ściernego albo strumienia pneumo-ściernego o prostolinijnym przepływie w strumieniu ziarn ściernych przez otwór wewnętrzny przedmiotu obrabianego-rurki metalowej.

154 062

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 54751 głowica urządzenia do bezpyłowego oczyszczania powierzchni składająca się z przewodu odsysającego pył, który połączony jest z korpusem i przewodu doprowadzającego powietrze ze śrutami do powierzchni obrabianej, który połączony jest z wlotem stożkowym wielostopniowej dyszy stożkowej usytuowanej centralnie, a współosiowo na jej zewnętrznym obwodzie wykonane są kanały odprowadzające pyły do zbiornika, przy czym korpus zakończony jest osłoną uniemożliwiającą przedostawanie się pyłów na zewnątrz w strefę stanowiska pracy na skutek wytworzenia podciśnienia. Zastosowana dysza wielostopniowa nie posiada określonego kształtu stożków wlotowych i stożków wylotowych, a ponadto kanały współosiowo usytuowane na obowdzie dyszy stożkowej umożliwiają odpływ powietrza po wykonaniu pracy i nie nadają czynnikowi zawirowania.

Znana z polskiego opisu patentowego nr 44 359 dysza do płynnego docierania gładzi cylindrów silników spalinowych składa się ze zbiorników cieczy i zbiorników proszku ściernego usytuowanych obrotowo na korpusie dyszy-rury doprowadzającej powietrze do dyszy powietrznej, równocześnie dozowniki cieczy i dozowniki proszku ściernego doprowadzają ciecz i proszek ścierny do lejka, w którym tworzy się emulsja ścierna, która jest doprowadzana do dyszy głównej, przy czym kształt dyszy powietrza i dyszy emulsji określa szczelina cylindryczna utworzona pomiędzy czaszą grzybka stożkowego, a cylindrycznymi szczelinami powietrza i emulsji. Znana dysza z polskiego opisu patentowego nr 4-4 359jest dyszą wieloszczelinową, a więc zasadniczo różni się od rozwiązania według wynalazku.

Znane i opisane wyżej sposoby obróbki strumieniowo-ściernej charakteryzują się niską wydajnością zbierania naddatku na obróbkę, ponieważ tylko ziarna ścierne znajdujące się w zewnętrznych warstwach strumienia ściernego uczestniczą w procesie skrawania, ziarna ścierne znajdujące się w wewnętrznych warstwach strumienia hydrościernego nie uczestniczą w procesie skrawania, a jedynie przemieszczają się wraz ze strumieniem. Powoduje to, że sposób obróbki jest długotrwały i mało efektowny. Równocześnie w przypadku znacznych narostów wewnątrz otworu, przepływ strumienia czynnika ściernego jest utrudniony, powstają progi albo korki ścierne, przerywające ciągły przepływ strumienia ściernego, zmniejszenie prędkości przepływu strumienia i tym samym znane sposoby obróbki strumieniowo-ściernej są mało efektywne, nie ekonomiczne i mało wydajne.

Zadaniem technicznym i celem wynalazku jest opracowanie sposobu obróbki strumieniowościernej nadaniu strumieniowi ściernemu na wlocie i w trakcie przepływu przez otwór obrabiany przepływu wirowo-postępowego strumienia ściernego zwiększającego liczbę ziarn ściernych znajdujących się w strumieniu do stykania się ze ściankami obrabianego otworu oraz zwiększenie docisku strumienia ściernego do ścianek przez równoczesne wprowadzenie w lej wiru strumienia pneumatycznego-powietrza pod nadciśnieniem 0,5 do 0,6 MPU z prędkością naddźwiękową zwiększającego energię strumienia ściernego oraz opracowanie strumienicy do nadania strumieniowi ściernemu przepływu wirowo-postępowego z prędkością naddźwiękową pod ciśnieniem 0,5 do 0,6 MPU.

Postawione zadanie techniczne i cel został osiągnięty w wyniku długotrwałych prób technologicznych realizacja, których doprowadziła do opracowania sposobu według wynalazku, którego istota polega na nadaniu strumieniowi ściernemu zawirowania z równoczesnym zwiększeniem energii wpływającego strumienia, powodującego, że strumień ścierny przepływa przez otwór przedmiotu obrabianego - rurką metalową ruchem wirowo-postępowym omywającym wewnętrzną powierzchnię otworu i posiada kształt „wiru“, równocześnie sprężony czynnik pneumatycznypowietrze jest podawany pod nadciśnieniem od 0,5 do 0,6 MPU przez dyszę zbieżno-rozbieżną, która w części wlotowej posiada kształt dyszy Witoszyńskiego, a w części wylotowej-rozbieżnej od przekroju krytycznego, kształt naddźwiękowej części dyszy de Lawala' w wyniku czego strumień czynnika pneumatycznego, powietrza z prędkością naddźwiękową, wypełnia rdzeń „leja wiru powodując dociskanie strumienia ściernego do ścianek przedmiotu obrabianego-rurki metalowej i wzdłużne przemieszczanie warstwy strumienia ściernego wzdłuż otworu przedmiotu obrabianegorurki metalowej, w wyniku czego ziarna ścierne znajdujące się w warstwie strumienia ściernego zwiększają szybkość przepływu, a tym samym zwiększają tarcie ziarn o ściankę przedmiotu obrabianego-rurki metalowej, intensywność skrawania czyniąc sposób według wynalazku wydajnym i efektywnym.

154 062

Równocześnie zadanie techniczne i cel wynalazku został osiągnięty w wyniku opracowania strumienicy według wynalazku, której istota polega na tym, że wewnątrz kadłuba osadzono wkładkę zawirowującą wyposażoną w kanały łukowe rozmieszczone na zewnętrznym obwodzie, które wraz z tulejką łączącą, w której gnieździe stożkowym jest osadzona wkładka zawirowująca, a kanały zawirowujące wkładki z gniazdem tulejki łączącej tworzą kanały przepływowe, zaś w środkowej części wkładka zawirowująca posiada jednostopniową dyszę zbieżno-rozbieżną, której wlot stanowi dysza o kształcie „Witoszyńskiego i łączy się w przekroju krytycznym z jednostopniową dyszą rozbieżną o kształcie de Lawala', stanowiącą część wylotową dyszy, która połączona jest z komorą stożkową mieszanie, utworzoną pomiędzy czołem wkładki zawirowującej, a pobocznicą gniazda stożkowego tulejki łączącej przechodzącego w otwór cylindryczny, przez który strumień ścierny i strumień czynnika pneumatycznego-powietrza przechodzi w otwór przedmiotu obrabianego, który przepływając obrabia jego powierzchnię wewnętrzną i wypływa na zewnątrz, przy czym kanały łukowe o zmiennym przekroju zawirowywacza są pochylone-skręcone pod kątem od 10° do 40°, korzystnie pod kątem 26° do osi, zaś dysza jest usytuowana współosiowo względem wieńca łopatkowego.

W komorze stożkowej mieszania następuje połączenie się strumienia cieczy hydrościernej ze strumieniem czynnika pneumatycznego powietrza gazu, które w części cylindrycznej tuleji prowadzącej przemieszczają się wzdłuż ścianek otworu przedmiotu obrabianego. Tulejka prowadząca jest osadzona w tulejce zewnętrznej, która jest osadzona w gnieździe cylindrycznej nakrętki, za pomocą której połączona jest z korpusem strumienicy, które po skręceniu stanowią strumienicę według wynalazku.

Sposób obróbki strumieniowo-ściernej według wynalazku jest wyjaśniony przykładowo w oparciu o strumienicę przedstawioną na rysunku, przedstawiającym w przekroju osiowym istotę strumienicy według wynalazku, sposobu zawirowania strumienia hydrościernego oraz sposób przepływu strumienia pneumatycznego gazu powietrza i nadaniu strumieniowi przyspieszenia naddźwiękowego za pomocą dyszy zbieżno-rozbieżnej.

Czynnik ścierny jest ze zbiornika podawany przez przewód-kanał do komory pierścieniowej korpusu strumienicy, równocześnie strumień czynnika pneumatycznego powietrza podawany jest z instalacji sprężonego powietrza przez przewód-kanał usytuowany w centralnej części korpusu strumienicy. Przewód-kanał doprowadzający czynnik pneumatyczny-powietrze jest zakończony gniazdem, w którym jest osadzona wkładka zawirowująca wyposażona w dyszę zbieżną, której wlot stanowi dysza o kształcie „Witoszyńskiego“, a w przekroju krytycznym przechodzi w dyszę wylotową posiadającą kształt dyszy de Laval'a nadającą czynnikowi pneumatycznemu powietrzu prędkość naddźwiękową oraz posiadającą wieniec stożkowy, na obwodzie którego znajdują się kanały łukowe o zmiennym przekroju, przez które podawany jest strumień czynnika ściernego zawirowania z równoczesnym przyśpieszeniem, w wyniku którego strumień w komorze stożkowej mieszania tworzy wir omywający ścianki komory stożkowej mieszania i następnie przechodzi w otwór cylindryczny tulejki prowadzącej i otwór przedmiotu obrabianego-rurki metalowej, która jest osadzona w gnieździe tulei prowadzącej.

Przepływający strumień czynnika hydrościernego przez otwór przedmiotu obrabianego za pomocą ziarn ściernych szlifuje wewnętrzne ścianki przedmiotu otworu usuwając z nich: zgorzelinę, narosty, warstwę utlenioną i inne zanieczyszczenia i ponadto powiększa średnicę otworu przedmiotu obrabianego - rurki metalowej. W wyniku zawirowania strumienia ściernego w zawirowaczu z równoczesnym przyśpieszeniem oraz przejściu przez część stożkową w cylindryczną i otwór przedmiotu obrabianego - rurki metalowej, ziarna ścierne znajdujące się w czynniku hydraulicznym pod wpływem sił występujących w tak ukształtowanym ruchu-przepływie zostają odrzucone do zewnętrznych warstw strumienia hydrościernego i trąc o powierzchnię wewnętrznego otworu przedmiotu obrabianego - rurki metalowej skrawają jej powierzchnię, przy czym dodatkowe zwiększenie-przyrost prędkości przepływu i siły nacisku-docisku strumienia ściernego ziarn ściernych o powierzchnię wewnętrzną otworu obrabianego - rurki metalowej uzyskuje się na skutek wprowadzania w powstały „lej wiru“ przez dyszę zbieżno-rozbieżną strumienia pneumatycznego powietrza z prędkością naddźwiękową, w wyniku czego zjawiska falowe przepływu naddźwiękowego jak i znaczna energia kinetyczna strumienia czynnika pneumatycznego powietrza intensywnie wspomagają proces obróbki-skrawanie.

154 062

Strumień czynnika pneumatycznego gazów-powietrza z prędkością naddźwiękową zapobiega tworzeniu się korków w otworze przedmiotu obrabianego - rurce metalowej.Dobór kształtu dyszy naddźwiękowej uzależniony jest od wartości ciśnienia czynnika pneumatycznego otworu przedmiotu obrabianego - rurki metalowej, przy czym stosunek przekroju krytycznego dyszy zbieżnorozbieżnej do przekroju otworu przedmiotu obrabianego winien wynosić w granicach 0,3 do 0,4. Zwiększenie przekroju otworu przedmiotu obrabianego wymaga zwiększenia tego stosunku w kierunku wartości większej. Natomiast zwiększenie ciśnienia czynnika pneumatycznego powietrza powyżej 0,6 MPa wymaga zmniejszenia tego stosunku w kierunku mniejszych wartości, a układ ze względu na przyrost energii kinematycznej będzie pracował efektywniej.

Strumienica do obróbki strumieniowo - ściernej według wynalazku jest przedstawiona na rysunku w przekroju wzdłużnym, który pokazuje połączenie głównych elementów strumienicy, wkładki zawirowującej z centralnie usytuowaną jednostopniową dyszą zbieżno-rozbieżną i kanałami łukowymi wykonywanymi na powierzchni pobocznicy stożka, w przekroju widoczne jako kanały proste utworzone przez wkładkę zawirowującą i powierzchnię stożkową tulejki prowadzącej z gniazdem do mocowania przedmiotu obrabianego, przy czym wkładka zawirowująca i tulejka prowadząca tworzą dyszę zawirowującą.

Strumienica do stosowania sposobu obróbki strumieniowo-ściernej według wynalazku zbudowana jest z korpusu 5 wyposażonego w kanał 6 doprowadzający czynnik pneumatycznypowictrze kanał 7 doprowadzający czynnik hydro-ścierny i komorę pierścieniową 8, a na zewnętrznej średnicy korpusu 5 nacięty jest gwint, którym korpus 5 połączony jest z nakrętką cylindryczną 4, która służy do połączenia zawirowacza 2, tulejki prowadzącej 1 i tulejki 3 uszczelniającej połączonej z korpusem 5. Kanał 6 wyposażony jest w gniazdo, w którym osadzony jest zawirowywacz 2, który posiada dyszę zbieżno-rozbieżną i na obwodzie zewnętrznym stożka kanały łukowe 12 o zmiennym przekroju zwężającym się ku wylotowi pochylone pod kątem od 10° do 45°, korzystnie pod kątem 26° do osi centralnej, które to kanały powodują zawirowanie strumienia ściernego i wytwarzają „lej wiru na wlocie do komory mieszania 13. Ponadto zawirowywacz 2 posiada dyszę zbieżno-rozbieżną utworzoną przez dwie dysze, jednostopniową dyszę wlotową 9 o kształcie dyszy Witoszyńskiego, która w przekroju krytycznym 10 łączy się z jednostopniową dyszą wylotową 11 posiadającą kształt dyszy de Laval'a, powodujących, że wlatujący czynnik pneumatyczny-powietrze na wylocie osiąga prędkość naddźwiękową. Zawirowywacz. 2 z jednej strony osadzony jest w gnieździe kanału 6 w wyniku czego następuje rozdzielenie komory pneumatycznej od komory ściernej, z drugiej strony jest osadzony w gnieździe stożkowym tulei prowadzącej 1, która tworzy układ wylotowy strumienicy, przy czym pomiędzy czołem zawirowywacza 2, a wewnętrznym gniazdem stożkowym tulejki prowadzącej 1 tworzy się stożkowa komora mieszania 13, w której następuje połączenie strumienia ściernego ze strumieniem czynnika pneumatycznegopowietrzem oraz w której powstaje „lej wiru strumienia ściernego. Wylot tulejki prowadzącej 1 jest zakończony gniazdem cylindrycznym 15 do mocowania przedmiotów obrabianych rurek metalowych 14. Zawirowywacz 2 wraz z tulejką prowadzącą 1 tworzą zespół zawirowujący strumienicy i są osadzone współosiowo względem korpusu 5 za pomocą tulejki cylindrycznej 3 uszczelniającej połączenie tulejki cylindrycznej 3 z korpusem 5, z którym są skręcone za pomocą nakrętki cylindrycznej 4.

Czynnik ścierny jest ze zbiornika podawany przez przewód-kanał 7 do komory pierścieniowej 8 korpusu strumienicy 5, równocześnie strumień czynnika penumatycznego powietrza przez przewód-kanał 6 usytuowany w centralnej części korpusu strumienicy 5. Przewód-kanał 6 doprowadzający czynnik pneumatyczny - powietrze jest zakończony gniazdem, w którym jest osadzona wkładka zawirowująca 2 wyposażona w dyszę zbieżną, której wlot 9 stanowi jednostopniową dysza o kształcie „Witoszyńskiego, a w przekroju krytycznym 10 przechodzi w jednostopniową dyszę wylotową 11 posiadającą kształt dyszy de Lawafa, nadającą czynnikowi pneumatycznemu powietrzu prędkość naddźwiękową oraz posiadającą wieniec stożkowy na obowdzie, którego znajdują się kanały łukowe 12 o zmiennym przekroju, przez które podawany jest strumień czzynnika ściernego, przy czym kanały łukowe 12 nadają strumieniowi czynnika ściernego zawirowanie z równoczesnym przyśpieszeniem, w wyniku którego strumień w komorze stożkowej mieszania 13 tworzy wir omywający ścianki komory stożkowej mieszania 13 i następnie przechodzi w otwór cylindryczmy tulejki prowadzącej 1 i otwór przedmiotu obrabianego 14, która jest osadzona

154 062 w gnieździe 15 tulejki prowadzącej 1. Przepływający strumień czynnika ściernego przez otwór przedmiotu obrabianego za pomocą ziarn ściernych szlifuje wewnętrzne ścianki otworu 16 usuwając z nich: zgorzelinę, narosły, warstwę utlenioną i inne zanieczyszczenia i ponadto powiększa średnicę otworu przedmiotu obrabianego. W wyniku zawirowania strumienia ściernego w zawirowaczu 12 z równoczesnym przyśpieszeniem oraz przejściu przez część stożkową 13 . w cylindryczną i otwór przedmiotu obrabianego 14, ziarna ścierne znajdujące się w strumieniu ściernym pod wpływem sił odśrodkowych występujących w tak ukształtowanym ruchu-przepływie zostają odrzucone do zewnętrznych warstw strumienia ściernego i trąc o powierzchnię wewnętrznego otworu 16 przedmiotu obrabianego 14 skrawają jego powierzchnię, przy czym dodatkowe zwiększenia - przyrost prędkości przepływu i siły nacisku-docisku strumienia ściernego ziarn ściernych o powierzchnię wewnętrzną otworu 16 przedmiotu obrabianego 14, uzyskują się na skutek wprowadzenia w powstały „lej wiru“ przez dyszę zbieżno-rozbieżną 2 strumienia pneumatycznegopowietrza z prędkością naddźwiękową, w wyniku czego zjawiska falowe przepływu naddźwiękowego jak i znaczna energia kinetyczna strumienia czynnika pneumatycznego-powietrza intensywnie wspomagają porces obróbki-skrawania.

Strumień czynnika pneumatycznego powietrza z prędkością naddźwiękową zapobiega tworzeniu się korków w otworze przedmiotu obrabianego 14. Dobór kształtu dyszy naddźwiękowej uzależnione jest od wartości ciśnienia czynnika pneumatycznego powietrza i wielkości przekroju poprzecznego otworu przedmiotu obrabianego 14, przy czym stosunek przekroju krytycznego dyszy zbieżno-rozbieżnej 2 do przekroju otworu przedmiotu obrabianego 14 winien wynosić w granicach 0,3 do 0,4. Zwiększenie przekroju otworu przedmiotu obrabianego 14 wymaga zwiększenia tego stosunku w kierunku wartości większej. Natomiast zwiększenie ciśnienia czynnika pneumatycznego powietrza powyżej 0,6 MPa wymaga zmniejszenia tego stosunku w kierunku mniejszych wartości, a układ ze względu na przyrost energii kinetycznej będzie pracował efektywniej.

Strumienica według wynalazku może pracować jako indywidualny zespół lub jako zespół blokowy wielokrotny składający się z zestawu sześciu i więcej strumienie.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki strumieniowo-ściernej powierzchni wewnętrznej rurek metalowych przy użyciu strumienia ściernego wypływającego pod ciśnieniem, znamienny tym, że strumieniowi ściernemu w strefie mieszania ze strumieniem pneumatycznym-powietrza nadaje się za pomocą zawirowywacza przyśpieszony ruch wirowo-postępowy powodujący, że strumień ścierny omywa ścianki wewnętrzne przedmiotu obrabianego - rurki metalowej, ziarna ścierne znajdujące się w zewnętrznych warstwach strumienia ściernego przemieszczają się ruchem wirowo-postępowym wzdłuż ścianek przedmiotu obrabianego - rurki zbierają naddatek na obróbkę skrawaniem, przy czym w wytworzony lej wiru strumienia ściernego wprowadza się strumień pneumatycznypowietrza z prędkością naddźwiękową zwiększającego docisk strumienia ściernego do ścianek przedmiotu obrabianego - rurki i prędkość liniową przemieszczania się warstwy strumienia ściernego wzdłuż otworu przedmiotu obrabianego-rurki.
2. 2. Strumienica do obróbki strumieniowo-ściernej, zbudowana z kadłuba z wewnętrznymi kanałami współosiowo usytuowanymi doprowadzającymi czynnik pneumatyczny-powietrze, znamienna tym, że posiada wkładkę zawirowującą (2) wyposażoną w jednostopniową dyszę zbieżno-rozbieżną, przy czym od strony wlotu czynnika pneumatycznego-powietrza jednostopniowa dysza zbieżna ma kształt dyszy Witoszyńskiego, a od strony wylotu jednostopniową dyszę rozbieżną posiadającą kształt dyszy de Lawal'a, a na obwodzie zewnętrznym wkładka zawirowująca (2) posiada kanały łukowe (12) wykonane na pobocznicy stożka o kącie 10° do 45° korzystnie 26° w stosunku do osi centralnej, przy czym stożek wkładki zawirowującej (2) jest osadzony w gnieździe stożkowym tulejki prowadzącej (1) zakończonej gniazdem (15) do mocowania przedmiotu obrabianego (14), przy czym wkładka zawirowująca (2) i tulejka prowadząca (1) tworzą dyszę zawirowującą i komorę stożkową mieszania (13).

   15-4062

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz

   Cena 3000 zł