Ультразвуковой инструмент для деформационного упрочнения и релаксационной обработки Советский патент 1992 года по МПК B24B39/04 

Изобретение относится к металлообработке, например для деформационного упрочнения и релаксационной обработки швов сварных соединений корпусных конструкций в судостроении, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известна ультразвуковая головка (а.с. № ) для деформационного упрочнения и релаксационной обработки, содержащая ультразвуковой магнитострикционный преобразователь, жестко соединенный с цилиндрическим волноводом, выполненным с опорным

Элементом в зоне пучности. Голгвка снабжена полым корпусом с системой охлаждения, а рабочий элемент образован стаканообразной обоймой с наборами бойков, снабженных головками. Известен также ультразвуковой много- бойковый инструмент (а.с. Н° ), отличающийся от вышеприведенного тем, что стержни выполнень; полыми и установлены коаксиально один в другом, снабженный электромагнитом для улер жания набора бойков от выпадания, а магнитострикционный преобразователь, жестко соединенный со ступенчатым

Ю

о

31

цилиндрическим волноводом, также выполнен с опорным элементом, расположенным в зоне пумности ультразвуковой волны. Недостатком вышеприведенных аналогов является высокий уровень вибрации корпуса инструмента при обработке изделий и высокочастотных шумов, возникающих от кавитации в охлаждающей жидкости.

Известна ультразвуковая головка (а.с. № /2782 прототип) для деформационного упрочнения и релаксационной обработки в виде последовательн соединенных преобразователя, транс- форматора колебательной скорости (в дальнейшем трансформатора) и державки с отверстиями на выходном торце, в которых расположены инструменты, имеющие форму ступенчатых стержней. В данной головке державка выполнена в форме направляющего стакана и прикреплена своей узловой плоскостью к опорному элементу, расположенному также Е узловой плоское ти трансформатора, а стержни в ней расположены с возможностью осевого смещения относительно обрабатываемой поверхности.

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что оно имеет выский уровень вибргции, возникающей npi/ обработке изделий, и не имеет защиты от высокочастотных шумов, возникающих от кавитации а охлаждающей жидкости. Это обусловлено тем, что трансформатор выполнен с опорным элементом в узловой плоскости и имеет жесткую связь с корпусом устройства, а корпус устройства не обеспечивает защиты от вибрации и высокочастотных шумов, что отрицательно воздействует нг, оператора, выполняющего обработку.

Целью изобретения является снижение уровня низкочастотных вибраци возникающих при обработке изделий и высокочастотны/ шумов, возникающих от кавитации в охлаждающей жидкости и воздействующих на оператора, выпо няющего обработку.

Поставленная цель достигается те что предлагаемый инструмент снабжен эластичными манжетами, посредством которых трансформатор соединен с корпусом инструмента, установленной в крышке корпуса соосно с магнито- стрикционным преобразователем пнев- мокамерой с регулятором давления.

$ 5

0 Q

-

5

5

14

размещенным на корпусе инструмента концентрично с ним защитным чехлом, закрепленной на крышке рукояткой с эластичным чехлом, а также установленными в корпусе и крышке инструмента концентрично относительно маг- нитострикционного преобразователя шумопоглощающими вкладышами, при этом трансформатор колебательной скорости смонтирован с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения, а магнитострикционный преобразователь смонтирован с возможностью взаимодействия с пневмо- камерой , варьируя давлением в которой добиваются снижения вибрации. Кроме того, для предотвращения непосредственного контакта рук оператора с корпусом румента на внутренней поверхности защитного чехла корпуса выполнена проточка для создания воз душного зазора. На крышке инструмента установлена рукоятка, выполненная в виде неподвижного элемента, жестко связанного с крышкой, подвижного элемента, смонтированного с возможностью регулировочного осевого возвратно-поступательного перемещения относительно неподвижного опорного элемента, и упругих струн, размещенных межд элементами и жестко связанных с ними, что также позволяет за счет регулировки жесткости струн снизить уровень вибрации, воздействующей на оператора. Для снижения уровня высокочастотных шумов, возникающих от кавитации в охлаждающей жидкости, в корпусе и крышке инструмента установлены шумо- поглощающие вкладыши, изготовленные из свинца, имеющего коэффициент потерь Ј- 280 на частотах 1,6 15 кГц, что характерно для кавитационных шумов.

На фиг.1 изображен предлагаемый ультразвуковой инструмент, разрез; на Фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Ультразвуковой инструмент для деформационного упрочнения и релаксационной обработки содержит источник ультразвуковых колебаний (фиг.1), состоящий ил жестко соединенных между собой магнитострикционного преобразователя 1 и цилиндрического ступенчатого трансформатора 2, корпуса 3 крышки Ц, П-образного стакана 5 с направляющими отверстиями 6, в которых размещены ударники 7.

51

Трансформатор 2 выполнен без опорного элемента в узловой плоскости и связан с корпусом 3 посредством эластичных манжет 8. Трансформатор 2 упирается через свободный торец 9 магнитострикционного преобразователя 1 в упругую пневматическую камеру 10 которая герметична и закреплена в крышке . Дагление в камере регулируется золотниковым устройством 11. Наружный чехол 12 выполнен с внутренней проточкой 13, образующей с корпусом 3 воздушную пслость, которая предохраняет руки оператора от непосредственного контакта с корпусом 3. На крышке закреплена рукоятка, сформированная упругими струнами 1А с регулируемым натяжением и эластичным чехлом 15. Струны вварены в жест ко закрепленный на крышке фланец 16 и подвижный фланец 17, который имеет возможность перемещаться совместно с резьбовой муфтой 18 по резьбе трубки 19, кроме тоге ,трубка предназначена для вывода обмотки возбуждения 20 магнитострикционного преобразователя 1. В корпусе 3 установлен шумопоглощающий вкладыш 21, а в крышке - шумопоглощающий вкладыш 22. Вкладыши выполнены в виде трубчатых вставок и плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса 3 и крышки . Трансформатор 2 опирается через эластичную манжету 23 на стопорное кольцо 2.Ц, к котором крепится П-образный стакан 5 с удар- никами7 П-образной скобой 25. Чехол 12 и крышка крепятся к корпусу 3 запорными кольцами 26. Охлаждающая жидкость подается в корпус 3 по трубкам 27.

Инструмент работает следующим образом.

В корпус 3 инструмента от системы охлаждения (не показана) подается охлаждающая жидкость по трубкам 27 для охлаждения магнитострикционного преобразователя 1, тем самым создавая для него оптимальный тепловой режим. На обмотку возбуждения 20 от ультразвукового генератора (не показан) подается напряжение резонансной частоты, .которое создает магнитное поле. Под воздействием магнитного поля в ультразвуковом преобразователе 1 возникают механические упругие колебания ультразвуковой частоты, которые передаются трансформатору 2.

5

5

1

0

0

5

0

5

0

5

16

Рабочие торцы ударников 7 вводят п контакт с поверхностью обрабатываемого изделия, например, обрабатывается сварной шов корпусной конструкции. Поскольку трансформатор 2 совершает колебания, а ударники 7 находятся с ним в контакте, они также начинают совершать колебания, двигаясь в направляющих отверстиях 6 П-образного стакана 5. При этом энергия удара, полученная ударниками 7 от источника ультразвуковых колебаний, расходуется на деформирование обрабатываемой поверхности сварного шва и их упругий отскок. Вибрация, возникающая при обработке, гасится возвратно-поступательными движениями трансформатора 2, который через свободный торец

9магнитострикционного преобразователя 1 упирается в упругую пневматическую камеру 10, давление в которой создается перед работой от воздушной магистрали и регулируется золотниковым устройством 11.

Варьируя давление в пневмокамере

10золо1 никовым устройством 11 и регулируя с помощью подвижного Фланца 17 муфтой 18 жесткость рукоятки путем натяжекия струн 14, добиваются снижения уровней вибраций, воздействующих на оператора до допустимых значений. Чехол 12 проточкой 13 образует с корпусом 3 воздушную полость и отделяет руки оператора от непосредственного контакта с корпусом инструмента 3. Шумопоглощающий вкладыш 21, установленный в корпусе 3,

и шумопоглощающий вкладыш 22, установленный в крышке Ь, снижают уровень шума от (Кавитации, возникающей в охлаждающей жидкости.

Предлагаемый ультразвуковой инструмент позволяет обеспечить наиболее безопасный режим работы для оператора и улучшить условия труда по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. Ультразвуковой инструмент для деформационного упрочнения и релаксационной обработки, содержащий корпус с крышкой, установленные в корпусе, магнитострикционный преобразователь, жестко соединенный с трансформатором колебательной скорости, державку с ударником в виде ступенчатых стержней и систему охлаждения,

отли чаю щи йся тем, что, с целью снижения уровня низкочастотных вибраций, возникающих при обработке изделий, и высокочастотных шумов, возникающих от кавитации в охлаждающей жидкости, он снабжен эластичными манжетами, посредством которых трансформатор колебательной скорости соединен с корпусом, установленной в крышке корпуса соосно с магнитострик- ционным преобразователем пиевмокаме- рой с регулятором давления, размещенным на корпусе концентрично с ним защитным чехлом, закрепленной на крышке рукояткой с эластичным чехлом а также установленными в корпусе и крышке концентрично относительно магнитострикционного преобразователя с шумопоглощающими вкладышами, при Этом трансформатор колебательной скорости смонтирсван с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения, а магнитострикционный преобразователь смонтирован с воз-

можностью взаимодействия с пневмока- мерой.

2.Инструмент по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что на внутренней поверхности защитного чехла корпуса выполнена проточка, параллельная оси корпуса, для создания воздушного зазора.

3.Инструмент по п.1, о т л и ч а- iv щ и и с я тем, что рукоятка выполнена в виде неподвижного элемента, жестко связанного с крышкой, подвижного опорного элемента, смонтированного с возможностью регулировочного осевого возвратно-поступательного перемещения относительно неподвижного опорного элемента, и упругих струнообразных элементов, размещенных между упомянутыми опорными элементами и жестко связанных с ними.

b.Инструмент по п.1, отли чающийся тем, что шумопоглощающие вкладыши выполнены из свинца.

Использование: деформационное упрочнение и деформационная обработка швов сварных соединений. Сущность изобретения: инструмент содержит корпус с крышкой, магнитострикционный преобразователь, соединенный с трансформатором, державку с ударником и систему охлаждения. Трансформатор соединен с корпусом посредством элас- тиных манжет. В крышке tорпуса размещена пневмокамера с регулируемым давлением. На корпусе размещен защитный чехол, а на крышке - рукоятка с эластичным чехлом. Инструмент содержит шумопоглощающие вкладыши. Трансформатор смонтирован с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения, а магнитострикционный преобразователь с возможностью взаимодействия с пневмокамерой. На внутренней поверхности защитного чехла корпуса выполнена проточка для создания воздушного зазора. Рукоятка выполнена в виде неподвижного элемента, подвижного элемента, смонтированного относительно неподвижного элемента, и упругих струнообразных элементов, размещенных между опорными элементами и жестко связанных с ними. Шумопоглощаощие вкладыши выполнены из свинца. 3 з.п.ф-лы, . 2 ил.

Фиг. 2