УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1999 года по МПК C21D7/06 B23P9/00 B24B1/04 

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

Цель 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 магнитострикционным преобразователем 3 на стенке 9 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 галтелей "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 (A) преобразователя на волновод: ~ 100 - 120 мкм B.C. N 1620274БН 1991 г.

ρ - смещение (динамическое) торца γ - волновода, мкм
Частота (f) колебаний: f =50 Гц (на УЗГ) и его выхода.

Устройство при обработке поршня тормозного цилиндра работает следующим образом (фиг. 3).

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(H) динамометрическим ключом 16, с прибором 12, показывающим усилие давления шариков на обрабатываемую поверхность 14, 15, затем закрепив деталь контргайкой 11 к технологическому фланцу 7 и ударяя по поверхности детали 6 шариками 5 и давлением ультразвуковых колебаний, упрочняя ее.

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

Устройство может быть использовано при дробеструйной и ультразвуковой обработке деталей, в том числе из высокопрочных сталей. Устройство работает от генератора ультразвуковых колебаний. Через магнитострикционный преобразователь колебания подаются на обрабатываемую поверхность. На торце волновода выполнено соосное гнездо с размещенными в нем стальными шариками. Стальные шарики образуют плотно упакованную рабочую среду для обработки поверхности детали. Деталь закреплена в пуансоне-державке. Обработка производится с помощью дроби и ультразвуковых колебаний. Возможен смешанный вариант. Устройство снабжено прибором для контроля статического усилия на рабочую среду. Позволяет повысить качество обработки и производительность. 3 ил.

Устройство для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей, содержащее ультразвуковой преобразователь с волноводом, на торце которого выполнено соосное гнездо с размещенными в нем стальными шариками, образующими рабочую среду для обработки поверхности детали, 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 так, что стальные шарики образуют плотно упакованную рабочую среду между стенками пуансона, поверхностью детали и стенками гнезда, служащего одновременно матрицей пуансона, при этом пуансон-державка снабжен контргайкой со шлицами под накидной ключ, а также прибором для контроля статического усилия на рабочую среду.