Устройство для ультразвукового сверления материалов Советский патент 1985 года по МПК B23B37/00 B24B1/04 B23B51/02 

Изобретение относится к устройствам для обработки материалов резанием и может найти применение при изготовлении деталей из труднообрабатываемых материалов.

Целью изобретения является повышение производительности ультразвукового сверления путем создания дополнительных перемещений сверла в направлении режупдих кромок.

Спиральное двухперое сверло устанавли вают в волноводе, имеющем боковой вырез, обеспечивающий создание изгибных колебаний,таким образом, чтобы режущие кромки были параллельны плоскости, проходящей через ось волновода и наибольшее по площади сечение выреза волновода. Это позволяет получить кроме продольных ультразвуковых колебаний изгибные колебания в плоскости, параллельной режущим кромкам сверла и проходящей через его ось, что обеспечивает дополнительные режущие движения в направлении режуашх кромок (по типу резания ножом), увеличение глубины врезания сверла в обрабатываемый материал без увеличения усилия подачи.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - продольные колебания сверла (а) и продольно-изгибные колебания (б).

Продольно-изгибная колебательная система (фиг. 1) состоит из пьезокерамического преобразователя 1, пассивной частоты понижающей накладки 2, активной накладки - волновода 3 с вырезом 4 и жестко присоединенного к волноводу 3 сверла 5.

Устройство работает следующим образом.

В волноводе 3 пьезокерамический преобразователь 1 возбуждает продольные колебания, распределение амплитуд которых 6 показано на фиг. 1. На участке до дисбалансного выреза 4 эти колебания аналогичны колебаниям обычной продольной колебательной системы.

На участке, где находится вырез, за счет акустической неоднородности сечения вдоль продольной оси рабочий конец волновода 3 совершает не только продольные, но и изгибные колебания, которые в данном случае лежат в плоскости, проходящей через ось преобразователя и пересекающей вырез в направлении его наибольшего по площади поперечного сечения, т. е. в направлении наименьшей жесткости колебательной системы. Распределение амплитуд смещений изгибных колебаний 7 показано на фиг. 1.

Изгибные колебания от волновода 3 передают сверлу 5, закрепленному так, что peжущие кромки его расположены параллельно плоскости изгибных колебаний.

Длину выступающей из волновода части сверла выбирают такой, чтобы его вершина находилась в плоскости наибольшей суммарной величины амплитуд продольных 6 и изгибных 7 колебаний. Это обеспечивает максимальное движение сверла в осевом направлении на величину Б (фиг. За) под воздействием продольных ультразвуковых колебаний и смешение кромки сверла на величину В перпендикулярно его оси, как показано на фиг. 36. Такое смещение создает дополнительное режущее усилие в направлении режущей кромки, помогая тем самым врезанию ее в обрабатываемый материал.

Предлагаемое устройство для сверления позволяет повысить производительность процесса за счет дополнительного режущего движения вдоль режущей кромки.

Пример. Производят обработку сверлом 4,2 мм на токарном станке материала Д16: осевое усилие 15 кг; скорость вращения 1000 об/мин; машинное время одного прохода 120с; число проходов 8.

Пассивная часть 2 колебательной системы выполнена в виде конуса Морзе и вставлена в пиноль задней бабки токарного станка.

У активной части 3 системы (волновода) сделан вырез, который обеспечивает трансформацию продольных колебаний волновода, создаваемых пьезокерамическими преобразователями, в продольно-изгибные.

Сверло установлено в цангу, которая находится в отверстии торца волновода.

В цанге сверло разворачивают так, чтобы направление его режущих кромок совпадало с риской, обозначающей плоскость ОО (фиг. 2), проходящую через ось волновода и пересекающую вырез в нем в направлении его наибольшего по площади поперечного сечения, т. е. с плоскостью изгибных колебаний вибратора, после чего сверло зажимают в цанге накидной гайкой.

Сверление сначала производят без ультразвуковых колебаний, а затем с ультразвуковыми колебаниями, причем направление режущих кромок сверла относительно плоскости изгибных колебаний волновода меняется под углами О, 45 и 90°.

При направлении плоскости изгибных ультразвуковых колебаний параллельно режущим кромкам сверла производительность увеличивается в 2,2 раза; при направлении под углом 45° - в 1,2 раза, а под углом 90°- в 1,1 раза по сравнению с обычным сверлением.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО СВЕРЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ, в котором инструмент - сверло соединен с волноводом, имеющим боковой вырез, предназначенный для создания изгибных колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности обработки, сверло располагают таким образом, чтобы его режушие кромки были параллельны плоскости, проходящей через ось волновода и наибольшее по площади сечение выреза. i (Л х о: