Устройство для ультразвуковой безабразивной обработки Советский патент 1987 года по МПК B24B1/04 

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам чистовой (финишной) обработки изделий пластическим деформированием поверх- ностного слоя металла при воздействии ультразвуковых колебаний и к обработке внутренних торцовых фасонных повер} ностей тел вращения.

Цель изобретения - повышение точ- ности обработки - достигается за сче точного центрирования и обеспечения равномерного силового воздействия инструмента на все точки обрабатываемой поверхности путем введения в устройство взаимно перпендикулярных направляющих с демпфирующими элементами.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - разрез А-А на dfar. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. ; на фиг.4 и 5 - дана схема сил, действующих на рабочий инструмент при несоосности осей рабочего инстрз ент и внутренней поверхности обрабаты- ваемой заготовки.

Устройство состоит из рамы-основания 1 с вертикальным П-образным буртиком. На раме закреплены перпендикулярно оси волновода (а-а) и парал- лельно торцовой поверхности обработ- ки (б-б) заготовки 2 поперечные на- правляюЩие 3 с подвижной частью 4.На противоположных сторонах буртика размещены демпфирующие элементы 5, взаимодействующие с подвижной частью поперечных направляющих 3. Демпфирующие элементы 5 выполнены так, что передают подвижной части направляющих равные усилия, направленные встречно и перпендикулярно оси продольных колебаний (а-а). Они могут быть выполнены в виде пружин сжатия, пневматических, гидравлических или других элементов, и после тарировки за- крепляются с противоположных сторон колебательной системы к выступам П-образного буртика рамы 1 так,, что передаваемые ими подвижной части 4 равные усилия направлены встречно и удержива:ют поперечные направляющие в статическом равновесии.

На подвижной части 4 поперечных направляющих 3 закреплены параллельно оси волноврда (а-а) продольные направляющие 6 с их подвижной частью 7. На последней жестко установлена акустическая система, включающая в себя преобразователь 8 и водновод 9

j-

13590962

на торце которого закреплен рабочий инструмент 10. Рабочий инструмент 10 поджат механизмом 11 прижима. Механизм 1 1 прижима закреплен одним

концом на буртике рамы 1 , а другим концом, упираясь в акустическую систему, передает ей требуемое усилие прижима рабочего инструмента 10 к обрабатываемой поверхности заготовки 2.

Механизм 11 прижима так же, как и демпфирующие устройства 5, может быть выполнен в виде пружины сжатия, пневмогидропривода или других механизмов, обеспечивающих передачу заданного усилия прижима,

Полирующая поверхность 12 (фиг.2) рабочего инструмента 10 имеет форму, профиль которой в горизонтальной про- екции, перпендикулярной плоскости обработки (б-б) повторяет поперечный профиль обрабатьшаемой детали. Инструмент 10 может быть соединен с волноводом 9 как жестко, так и с помощью резьбового соединения.

Устройство работает следующим об- разОм.

Обрабатываемой заготовке задается вращение с определенной скоростью. Инструмент 10, закрепленный на торце волновода 9, вводится в обрабатьшае- мую внутреннюю поверхность заготовки 2 и прижимается механизмом 11 прижима с заданным, усилием.

После подачи высокочастотного напряжения на преобразователь инструмент с ультразвуковой частотой механически воздействует на микронеровности поверхности, пластически деформируя их до заданной величины.

Несоосность установки рабочего инструмента и оси симметрии обрабатываемой внутренней поверхности детали, даже на величину шероховатости (например R 2,5 мкм), приводит в процессе ультразвуковой обработки к неравномерному силовому воздействию поверхности инструмента на обрабаты- ваемзта поверхность заготовки и, как следствие, к неравномерному качеству обработанной поверхности.

Б устройстве подвижная часть 4 поперечных направляющих 3, взаимодействуя с демпфирующими, элементами 5, которые передают ей с двух противоположных сторон равные усилия, направленные встречно к оси волновода (а-а), перемещается в направляющих

под действием равнодействующей силы R (фиг.З) от продольных колебаний F, направленной по оси рабочего инструмента к реакции N, направленной перпендикулярно оси продольных колебаний. Cor iacHO основных положений теории сопротивления материалов реакция N будет всегда направлена в сторону, противоположную возмущающей нагрузке (рассогласованию оси продольных колебаний рабочего инструмента и оси симметрии обрабатываемой поверхности детали в-в, т.е. реакция стремится вернуть тело в состояние равновесия).

Таким образом, любое рассогласование указанных осей а-а и в-в приведет к нарушению статического равновесия подвижной части 4 поперечных направляющих 3 и сжатия одного из демпфирующих элементов 5. Под действием данной возмущающей нагрузки демпфирующий элемент отреагирует на данную

0

5

0

нагрузку и вернет подвижную часть 4 поперечных направляющих 3 в состояние равновесия, т.е. равенства сил, передаваемых демпфирующими элементами.

Но такое равенство сил может быть только в одном случае,, когда ось рабочего инструмента (ось продольных колебаний акустической системы) сов-. падает с осью симметрии обрабатьшае- мой поверхности заготовки, т.е. происходит самоцентрирование (самоустановка) рабочего инструмента относи- тельн о оси симметрии обрабатываемой внутренней поверхности заготовки.

Ультразвуковые колебания рабочего инструмента с частотой, например 22 кГц, воздействуя на микронеровности обрабатываемой поверхности , пластически деформируют их, образовывая ровную поверхность с минимальной величиной шероховатости.

4 сриг.2

б 5 no epf y/Tfo

фие.4

Редактор А.Долинич

Составитель Б.Дрожалова

Техред М.Ходанич Корр ектор С.Шекмар

Заказ 6104/15Тираж 715Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4