Способ ультразвукового точения и устройство для его реализации Советский патент 1991 года по МПК B24B1/04 B23B37/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ультразвуковом точении.

Целью изобретения является повышение качества обработки и увеличение производительности.

На фиг. 1 показана схема продольного точения; на фиг.2 - общий вид устройства для реализации способа; на фиг.З - вид по стрелке А на фиг.2: на фиг.4 - схема крепления резца на волноводе; на фиг,5 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - вид по стрелке В на фиг.4.

Существо способа состоит в том, чпь ультразвуковые колебания передаются в зону резания в направлении равнодействующей сил резания. Это осуществляется

установкой волнооода с резцом в плоскости, перпендикулярной или параллельной оси заготовки (оси центров станка) и в плоскости по направлению подачи.

При вращении заготовки 1 со скоростью V и подачей S инструмента, при срезании слоя определенной толщины (глубиной резания t) обрабатываемый материал оказывает сопротивление с силой Р, которую можно разложить на составляющие Рх. Ру. PZ. Каждая из составляющих влияет не только на процесс резания, но и на заготовку, инструмент и станок, обуславливая качество обработки (точность геометрии, шероховатость поверхности) и производительность При введении ультразвуковых колебаний в зону резания в направлении Pz значительно снио

00

ел о

00

XJ

жаедся ее величина и в определенной степени уменьшается Ру, Однако наибольший эффект повышения качества и производительности обработки может быть достигнут при максимальном снижении всех трех составляющих, что возможно при введении ультразвуковых колебаний в зону резания по направлению равнодействующей силы Р. Это обеспечивается, когда волновод с закрепленным на его конце резцом, установлен в двух плоскостях под углами СИ и

Q2;

РР

Qi arctg -5 : Q arctg .

rzrz

Значения составляющих определяются с учетом свойств обрабатываемого материала (сталей с различными свойствами, чугу- нов, цветных сплавов), с выбором оптимальной, с точки зрения стойкости, геометрии и материала резца и значениями режимов резания, обеспечивающими при наложении ультразвуковых колебаний обработку материалов с высоким качеством и большей производительностью, например, со скоростями резания в пределах 30-70 м/мин, глубиной резания в диапазоне до 2 мм и подачей до 0,2 мм/об.

Значение угла Qi целесообразно брать в пределах 30-46°, Q2 - в пределах 20-35°.

При продольном точении и обработке торцевых поверхностей волновод будет наклонен под углом Qi в плоскости, перпендикулярной оси центров станками под углом Ог в направлении продольной подачи (оси центров станка). Во втором случае значение Q2 будет небольшим.

При разрезке заготовки или изготовлении кольцевых канавок, когда отсутствует составляющая Рх, наклон волновода производится только под углом Qi в направлении радиальной подачи.

Существенное влияние на процесс обработки оказывают параметры ультразвуковых колебаний.

Диапазон частот целесообразно брать в пределах 18-45 кГц, амплитуды от 2 до 25 мкм.

Скорость резания при частоте 18-25 кГц не должна превышать 40-45 м/мин, а при частоте 40-45 кГц должна быть не более 70 м/мин.

Увеличение подачи свыше 0,2 мм/об и глубины резания более 2 мм ведет к снижению качества обработки.

Устройство предназначено для обработки деталей точением с высокими показа- телями качества поверхностей и производительности.

Это осуществляется путем оснащения акустической головки двумя кольцевыми направляющими, установленными на корпусе и волноводе подвижно с возможностью

фиксации разворота привода вокруг оси и планки с дуговой и прямолинейными прорезями, соединенными между собой и с направляющими с возможностью разворота устройства по дуге и прямолинейного его

0 перемещения с фиксацией положения. На конце криволинейного волновода перпендикулярно его торцу выполнено коническое отверстие с дуговой прорезью в средней его части под углом 30°, а конический стержень

5 имеет цилиндрическое отверстие, размещенное напротив прорези на уровне диаметрального разреза стержня.

Оснащение ультразвуковой головки кольцевыми направляющими, планками с

0 дуговой и прямолинейными пазами, соединенными между собой и устройством с возможностью его разворота по дуге и вокруг своей оси, а также конического отверстия с дуговым вырезом в средней части, выпол5 пенного на конце волновода в плоскости. перпендикулярной его оси, и конического стержня с цилиндрическим отверстием в средней части, обеспечивает наклон волновода в двух плоскостях, а резцу-ориентацию

0 вокруг оси и в одной из плоскостей наклона волновода.

Акустическая система состоит из магни- тострикционного преобразователя 2, концентратора 3, размещенного в корпусе 4 и

5 скрепленного с ним посредством фланца 5. На корпусе и прямолинейной части волновода установлены кольцевые направляющие 6 и 7, имеющие разрезы в верхней части, с первой из них посредством стойки

0 8 соединена с одного конца планка 9 с дугообразной частью 10 и дуговым вырезом 11. Планка 9 вместе с угловой планкой 12, выполненной с прямолинейными вырезами 13 и 14, посредством стойки 15 скреплена со

5 второй кольцевой направляющей 7. Обе планки дополнительно соединены между собой в месте вырезов 13 и 14. На конце криволинейной части волновода 16 выполнено коническое отверстие 17 с дуговым

0 вырезом 18 в средней части. В этом отверстии установлен конический стержень 19. изготовленный с диаметральным разрезом 20, резьбовым стержнем 21, с гайкой 22 и цилиндрическим отверстием в средней час5 ти, в которое установлена цилиндрическая державка 23 с резцом 24.

Наладка проводится следующим образом.

Привод с помощью угловой планки 12 закрепляется в резцедержателе токарного

станка, затем в цилиндрическое отверстие конического стержня 19 устанавливается державка 23 с резцом 24. Путем поворота вокруг своей оси устройство разворачивает- ся в кольцевых направляющих 6 и 7 до получения заданного значения угла Q2 и производится фиксация такого положения посредством стяжки направляющих в месте их разреза болтами. Далее расслабляется крепление планок со стойками 8 и 15 и производится перемещение головки относительно стойки 15 по дуговой прорези 11 планки 9 до получения требуемого значения угла QI с последующей фиксацией путем скрепления планки 9 со стойками 8 и 15. Затем осуществляется ориентация резца в направлении обрабатываемой поверхности путем его разворота вокруг оси в цилиндрическом отверстии конического стержня 19 и перемещением по дуговой прорези 18 с последующим закреплением (затяжкой) посредством резьбового стержня 21 и гайки 22. После ориентации резца расслабляется крепление планок в прямолинейных проре- зях 13 и 14 и головка с помощью регулировочного винта 25 перемещается в вертикальной плоскости до совмещения вершины резца с осью центров станка, и это положение фиксируется затяжкой болтов в местах прорезей 13 и 14.

После наладки резцедержатель с устройством перемещается в положение обработки.

Устройство реализует преимущества способа точения с ультразвуком за счет передачи ультразвуковых колебаний в направлении равнодействующей сил резания посредством ориентации волновода с закрепленным на его конце резцом относительно оси центров станка в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Это позволяет повысить точность изготовляемых деталей в пределах одного квалитета и уменьшить шероховатость поверхности в 2- 3 раза, увеличить производительность в 1,5- 2 раза, использовать его на стандартных токарных станках.

Формула изобретения

1.Способ ультразвукового точения, при котором возбуждают ультразвуковые колебания в инструменте, соединенном с волноводом акустической головки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и производительности обработки, колебания в зону резания вводят в направлении равнодействующей сил резания.

2.Устройство для ультразвукового точения, содержащее резцедержатель, закрепленный на волноводе, установленном с возможностью перемещения в одной плоскости, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и производительности точения, волновод выполнен изогнутым, а резцедержатель установлен с возможностью углового поворота и фиксации положения.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ультразвуковом точении. Цель изобретения - повышение качества и производительности. При точении ультразвуковые колебания передаются в зону обработки в направлении равнодействующей силы резания путем наклона волновода с установленным на его конце резцом в плоскости по направлению подачи и в плоскости, перпендикулярной оси заготовки (оси центров станка) В устройстве для реализации способа на волноводе 16 перпендикулярно торцу выполнено коническое отверстие 17 с дуговой прорезью. В отверстии 17 установлен конический стержень, в котором размещена цилиндрическая державка 23 с резцом 24 2 с.п ф-лы, 6 ил. (Л

У

23456

Ю

8 7

Фиг. I

MA

Щ

Фиг.З

16

Б-5

го

Фиг.5

ВидВ

Фиг. 6