Способ ультразвуковой обработки Советский патент 1974 года по МПК B06B1/00 B23P1/00 

1

Изобретение относится к процессам ультразвуковой обработки поверхностей деталей из различных материалов и может быть иснользовано при изготовлении матриц, пуансонов, при шлифовке и полировке деталей из стекла, керамики, полупроводниковых материалов, кварца и т. д., а также при резании металлов.

Известны способы ультразвуковой обработки, предусматривающие сообщение инструменту колебаний, вызывающих его нормальное или тангенциальное, в том числе крутильное перемещение рабочей поверхности по отношению к поверхности обработки.

Недостатком известных способов является то, что все элементы рабочей поверхности инструмента одновременно перемещаются в том или ином направлении и обрабатываемая поверхность оказывается под действием равномерно распределенной нагрузки. Это, в свою очередь, уменьщает вероятность выкола па одну частицу при абразивной обработке и затрудняет рост и движение дефектов при образовании стружки в процессе ультразвукового резания.

Кроме того, при абразивной обработке величина перемещения зерен абразива не может превышать величину амплитуды колебаний инструмента, а траектория движения зерен имеет знакопеременный характер, что

уменьшает чистоту и точность обработанной поверхности.

Цель изобретения - повышение производительности процесса и точности обработки.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу в инструменте создают вращающееся ультразвуковое поле, обеспечивающее возбуждение па его рабочей поверхности областей положительной и отрицательной упругой

деформации, перемещающихся в одном паправлении. Период оборота этого поля равен периоду ультразвуковых колебаний.

Сущность способа поясняется чертежами, где па фиг. 1 показан один из возможных вариантов возбуждения вращающегося поля в инструменте, па фиг. 2 - смещение рабочей части инструмента, представленного условной разверткой образующего цилиндра.

При осуществлении способа трехфазным

ультразвуковым генератором 1 возбул дают в электроакустических преобразователях 2 ультразвуковые колебания, причем каждая из трех встречно расположенных пар преобразователей возбуждается с симметричным

сдвигом фаз по отношенпю к другим, благодаря чему в инструменте 3, установленном нерпендикулярно плоскости расположения трансформаторов 4 упругих колебаний возникает вращающееся ультразвуковое поле. Такое поле характеризуется тем, что на торцовой поверхности инструмента одновременно возникают положительная А и отрицательная В области деформации, смена которых сопровождается их вращением по торцу с периодом одного оборота, равным периоду колебаний.

Другим возможным вариантом возбуждения вращающегося поля может явиться размещение инструмента в узле смещений концентратора продольных колебаний перпендикулярно оси последнего, длина инструмента принимается равной или кратной длине понеречной волны и ее узел совпадает с узлом продольной волны.

Абразивные зерна, находящиеся между рабочей поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью, постепенно внедряются н обрабатываемый материал и выходят из пего без ударного воздействия инструмента на абразив. Зерна последовательно вступают в работу, и на производительность обработки меньще сказывается их разноразмерность. Съем припуска осуществляется за счет снятия стружки, а не образования выколов. Все это существенно повыщает скорость обработки и качество обработанной поверхности, снижая величину дефектного слоя.

На повышение скорости обработки положительное влияние оказывает высокая скорость вращения ноля, достигающая, например, при

частоте 20 кгц 20000 об/сек, а также то, что локальная сила, действующая на зерна, оказавшиеся под выступом, значительно превышает ее среднее значение и увеличивается длина рабочего движения зерна.

Вращение поля и увеличение нагрузки в локальных областях, перемещающихся по режущей кромке инструмента, обеспечивают высокую эффективность способа при безабразивной обработке.

Способ может применяться для обработки поверхностей и прошивки отверстий любой формы, а также при безабразивной обработке с возбуждением колебаний в однолезвийном и многолезвийном инструменте при резании металлов.

Предмет изобретения

Способ ультразвуковой обработки преимущественно инструментом в виде тела вращения с сообщением ему движения подачи, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, в инструменте создают вращающееся ультразвуковое поле, обеспечивающее возбуждение на его рабочей поверхности областей положительной и отрицательной упругой деформации, перемещающихся в одном направлении.