УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1999 года по МПК B23P9/02 B24B1/04 C21D7/06 

Изобретение относится к обработке поверхностей деталей давлением с применением ультразвуковых колебаний и дроби.

Задача изобретения - повышение производительности и качества обработки поверхностей деталей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано как при дробеструйном, так и при ультразвуковом, а также в смешанном виде для обработки металлических деталей, в том числе из высокопрочных сталей.

Известно устройство для поверхностного упрочнения деталей А.С. СССР N 1399081, взятое в качестве прототипа, выполненное в виде корпуса, состоящего из концентратора 1, на торце которого стенками образована камера, в которую помещают рабочие тела 5 и деталь 6, закрепленную на фланце 7.

Ширина камеры удовлетворяет соотношению h=(0,40-0,60)d, где d - диаметр концентратора, а высота составляет 0,3 λ_нзг, где λ_нзг - длина волны изгибных колебаний в стенке 2 камеры.

Ультразвуковые колебания, сообщаемые волноводу, приводят стенки 2 и торцевую поверхность концентратора 1 в колебательное движение, при этом в стенках, наряду с продольными колебаниями, имеют место изгибные колебания.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства упрочнения деталей, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из ступенчатого концентратора 1, на торце которого сквозным пазом с галтелями в основании образована камера со стенками 2. Волновод закреплен на трансформаторе упругих колебаний магнитострикционного преобразователя 3, который запитывается от генератора 4 ультразвуковых колебаний, рабочие тела 5 и деталь 6, закрепленную на технологическом фланце 7, помещают в рабочий объем внутри камеры. Технологический фланец 7 располагается на опорных стойках 8, закрепленных вместе с магнитострекционным преобразователем 3 на стенке 8 установки.

На фиг. 2 приведено сечение рабочей камеры устройства, показывающее взаимное расположение стенок 2 и стенок 10 технологического фланца.

Ширина камеры h удовлетворяет соотношению h=(0,40-0,60)d, где d - диаметр концентратора.

Высота составляет 0,3 λ_изг, где λ_изг - длина волны изгибных колебаний в стенке камеры. Корпус гантелей r в основании камеры удовлетворяет соотношению

На фиг. 3 показана конструкция, упаковывающая стальные шарики с помощью динамометрического ключа и пуансона в гнезде матрицы, в теле волновода.

Недостатки: удары носят стохастический случайный характер; нет (отсутствует) акустической развязки на торец волновода с шариками, что ведет к низкому КПД его работы (холостой амплитудный ход), и не возникает стоячей волны колебаний волновода.

Усилие на обрабатываемую поверхность промежуточным звеном плотно упакованных шариков создается в пределах P ≈ 150 -160 кг (статическое усилие) для незакаленных сталей и чугунов; P ≈ 350-450 кг для закаленных сталей.

Амплитуда (А) преобразователя на волновод: ≈ 100 - 20 мкм В.С. N 1620274 БН N 2, 1991 г.

ρ - смещение (динамическое) торца, γ - волновода, мкм.

Частота (f) колебаний: f = 50 Гц (на УЗГ) и его выхода.

Мощность (N) УЗ - генератора
N = 3,5 кВт, тнп : узг - 3,5
Устройство работает следующим образом.

Ультразвуковые колебания, сообщаемые волноводу от генератора 4 и магнитострикционного преобразователя 3, приводят стенки 2 и торцевую поверхность меньшего цилиндра концентратора 1 в колебательное движение, заставляя тем самым рабочие тела 5 (стальные шарики) перемещаться внутри камеры, в нашем случае они плотно упакованы с заданным усилием P, кГс (Н) динамометрическим ключом 16 с прибором 12, показывающим усилие давления шариков на стенки концентратора 14 и 15. Затем, закрепив деталь контргайкой 11 к технологическому фланцу 7 и ударяя по поверхности детали 6 шариками 5 и давлением ультразвуковых колебаний, упрочняют ее.

При этом в стенках пуансона-державки 13, наряду с продольными колебаниями, имеют место изгибные колебания, являющиеся следствием наличия поперечных (пуансоновских) деформаций ступенчатого концентратора при распространении в нем продольной ультразвуковой волны.

Устройство предназначено для обработки поверхностей деталей с помощью ультразвуковых колебаний и дроби. На торце волновода ультразвукового преобразователя выполнено осесимметричное гнездо с размещенными в нем стальными шариками. Перпендикулярно волноводу с зазором установлена технологическая плита. Пуансон-державка с обрабатываемой деталью закреплен посредством резьбы коаксиально волноводу в технологической плите. Стальные шарики образуют между стенками пуансона, поверхностью детали и стенками гнезда плотноупакованную рабочую среду. Динамометрический ключ с прибором для контроля усилия установлен на пуансоне-державке. Совмещение обработки деталей ультразвуком и дробью позволяет повысить производительность и качество обрабатываемой поверхности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей, содержащее ультразвуковой преобразователь с волноводом, на торце которого выполнено осесимметричное гнездо с размещенными в нем стальными шариками, образующими рабочую среду, и технологическую плиту, установленную перпендикулярно волноводу с зазором относительно его торца с возможностью закрепления в ней обрабатываемой детали, отличающееся тем, что устройство снабжено пуансоном-державкой для закрепления обрабатываемой детали, установленным в технологической плите посредством резьбы коаксиально волноводу с гнездом так, что стальные шарики образуют плотноупакованную рабочую среду между стенками пуансона, поверхностью детали и стенками гнезда, служащего одновременно матрицей пуансона. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пуансон-державка выполнен со шлицами под накидной динамометрический ключ для создания усилия на пуансон-державку, а также снабжен прибором для контроля статического усилия на рабочую среду. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве стальных шариков используют дробь.