Ультразвуковая шлифовальная головка

Ультразвуковая шлифовальная головка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ШПИФОВАЛЬНАЯ ГОЛОВКА, содержащая кольцевой магнитострикционный преобразователь с радиально направленными пазами, равномерно расположенными по окружности , отличающая ся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения обработки равнопрочных материалов , в пазах, выполненных в виде круга , установлены с возможностью кругового движения катушки, шарнирно соединенные между собой штангами, каждая из которых упруго связана с корпусом преобразователя. 2. Шлифовальная головка по п. 1, отличающаяся тем, что на штангах установлены грузы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NUNIW

РЕСПУБЛИК (21) 3569413!25-08 (22) 31.03.83 (46) 23.10.84. Бюл. Ф 39 (72) Ф.П. Урывский, С.P. Абульханов, Д.Л. Скуратов и В.П. Семенов (71) Куйбышевский ордена Трудового . Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева (53) 621.923.04(088.8) (56) 1. Патент С5А 9 363665, кл. 51-206, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 787154, кл. В 24 В 1/04, 1980 (прототип). (54)(57) 1. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ШЛИФОВАЛЬ"

НАЯ ГОЛОВКА, содержащая кольцевой

„SU... 11198 7 A дар В 24 В 1/04 // В 24 D 5 00 магнитострикционный преобразователь с радиально направленными пазами, равномерно расположенными по окружности, отличающая с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения обработки разнопрочных материалов, в пазах, выполненных в виде круга, установлены с возможностью кругового движения катушки, шарнирно соединенные между собой штангами, каждая из которых упруго связана с корпусом преобразователя.

2. Шлифовальная головка по п. 1, отличающаяся тем, что на штангах установлены грузы.

1 11198

Изобретение относится .к конструк-., циям абразивных инструментов, предназначенных для обработки металлов и сплавов, и может быть использовано при шлифовании.

Известен абразивный круг, содержащий корпус, в котором выполнены пазы в форме ласточкиного хвоста. В пазы установлены на упругих прокладках абразивные сегменты (1) .

Недостатком такой конструкции является отсутствие возможности управления моментом шлифования абразив. .ного круга при обработке поверхности, состоящей из разнопрочностных материалов, При шлифовании происходит

I биение круга на границе разнопрочностных составляющих, в результате чего не выдерживается задаваемый режим обработки. Биение приводит к усиленному износу рабочей поверхности круга, а нестабильность режима обработки ухудшает качество поверхности. Устройство не обеспечивает стабилизацию момента шлифования при уменьшении радиуса рабочей поверхности круга в результате естественного износа абразивных сегментов.

Известна также ультразвуковая шлифовальная головка, содержащая коль— - "-- 30 цевые преобразователь и концентратор выполненные с радиально-направленными пазами, равномерно расположенными по окружности, при этом число. пазов концентратора равно или кратно числу пазов преобразователя и пазы концентратора выходят на рабочую поверх ность шлифовальной головки f2) .

Известная ультразвуковая головка обладает теми же недостатками, что и предыдущая.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей ультразвуковой шлифовальной головки эа счет обеспечения обработки раэнопрочных 45 . материалов.

Цель достигается тем, что в ультразвуковой шлифовальной головке, содержащей кольцевой магнитострикционный преобразователь с радиально-нап- Ю равленными пазами, расположенными равномерно по окружности, пазы выполняют в форме круга и в них установлены с возможностью кругового движения катушки, шарнирно соединенные между 55 собой подвижными штангами, каждая иэ которых упруго связана с корпусом преобразователя.

27 2

На штангах установлены грузы.

Величиной центробежной силы, дейст вующей на грузы, укрепленные на штангах, определяется угол поворота подвижных катушек в пазах преобразователя и тем самым определяется амплитуда радиальных колебаний преобразователя.

Всякое изменение скорости шлифования, вызванное различной твердостью материалов, составляющих обрабатывае-. мую поверхность, или уменьшением ра-, диуса рабочей поверхности инструмента в результате естественного износа абразивных сегментов, приведет к изменению центробежной силы, действующей на грузы и изменению амплитуды колебаний.

В процессе шлифования деталей часто приходится обрабатывать поверхности, состоящие из разнопрочных материалов. Обработка заданных поверхностей на одном режиме шлифования (не оптимальном для обоих материалов). приводит к ухудшению геометрических параметров качества шлифованных поверхностей (волнистости и шероховатости) и физико-механических свойств поверхностного слоя шлифованных деталей.

Изменение механических свойств обрабатываемой поверхности при переходе с одного материала на другой приводит к изменению усилий резания, скорости обработки и т.д. В том случае, если обрабатывается менее прочный материал, а затем более прочный, могут возникнуть шлифовочные прижоги, микротрещины, нежелательные положительные остаточные напряжения.

Если же обрабатывается более прочный материал, а затем менее прочный, то процесс шлифования на одном режиме, рассчитанный для более прочного мате- риала, будет мало производителен.

Предлагаемая ультразвуковая шлифовальная головка позволяет поддерживать оптимальный режим резания для каждого материала при обработке разнопрочных поверхностей.

На фиг ° 1 показана ультразвуковая шлифовальная голонка с частичным вырезом ее крышки, фронтальный вид; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1; В на фиг.З вЂ” 5 — распределение магнитных полей при различных положениях катушек.

Ультразвуковая шлифовальная головка содержит корпус 1, прокладку 2, на которой установлен кольцевой

3 1.1 19 магнитострикционный преобразователь

3, с закрепленными на нем абразивными сегментами 4.

В преобразователе 3 сделаны пазы

5 круглой формы, равномерно расположенные по окружности. В пазах 5 установлены с возможностью поворота катушки 6, включенные последовательно. Катушки скользят по прокладкам 7, выполненным из немагнитного материала.

Преобразователь 3 и абразивные сегменты 4 прижаты к корпусу 1 крышкой 8. Катушки соединены между собой подвижными штангами 9 -которые кре15 пятся на катушках подвижными шарнира. ми IО..Все штанги подпружинены пружинами 11. Пружины 11 укреплены на преобразователе 3 с помощью подвижных шарниров 12 из немагнитного ма20 териала, например бронзы.

На штангах 9 установлены грузы 13 .

На крышке 8 и корпусе 1 размещены токосъемники 14 для питания катушек 6. Токосъемники 14 изолированы

25 от корпуса 1 и крышки 8 прокладками

IS. Магнитострикционный преобразователь 3 укреплен на корпусе 1 прокладкой 2.

Прокладка 2 может быть изготовлена из металлизированного полиуретана, чтобы исключить воздействие колебаний преобразователя 3 на корпус 1.

Шлифовальная ультразвуковая головка работает следующим образом.

Фиксируют определенным образом грузы 13 на штангах 9 в соответствии с заданным режимом обработки.

Включают привод вращения инструмента (не указан) и подключают питание к катушкам 6, 40

Магнитные силовые линии в системе преобразователь-. катушки при радиальном направлении осей сердечников катушек распределяются в соответствии с фиг.3. Распределение магнитных си-1 4> ловых линий при отклонении осей сердечников катушек от радиального направления на 45 происходит, как о изображено на фиг. 4, Распределенйе . магнитных силовых линий при перпендикулярном расположении осей сердечников катушек к радиальному направлению дано на фиг.5.

При расположении катушек 6 как ,на фиг.3 имеет место наличие магнитного поля по всему объему магнитострикционного преобразователя 3 ° Кроме того, в зтом случае в каждой точ827 4 ке магнитострикционного преобразова теля магнитные потоки соседних катушек усиливают друг друга, например, суммарный вектор магнитной напряженности Н в точке А на фиг.3. При расположении катушек как на фиг.5 имеет место взаимная компенсация магнитных потоков соседних катушек s промежутке между ниии (например, суммарный ,вектор магнитной напряженности Н в точке А на фиг.5), что обуславливает .уменьшение общего влияния магнитного потока, создаваемого катушками, на магнитострикционный преобразователь.

Расположение катушек на фиг.4 является промежуточным случаем по отношению к расположению катушек на фиг.3 и 5.

В процессе шлифования разнопрочных материалов происходит изменение сил резания, что приводит к изменению скорости вращения шлифовального круга, Например, при переходе процесса шлифования от менее прочного материала к более прочному наблюдается увеличение сил резания. Рост сил резания в том числе и вертикальной составляющей, при плоском шлифовании периферией круга, приводит к росту сил трения на поверхности контакта шлифовального круга с деталью, Наличие значительных сил трения при обработке труднообрабатываемых материалов способствует снижению оборо. тов круга за счет проскальзывания ремня на шкиве шлифовальной головки, так как крутящий момент на шлифовальную головку в шлифовальных станках передается за счет ременной передачи.

При переходе процесса шлифования от более прочного материала к менее прочному происходит увеличение числа оборотов шлифовальногб круга, что связано с уменьшением сил резания, 1 а следовательно, и сил трения и уменьшение проскальзывания ремня на шкиве шлифовальной головки, т.е. в .процессе шлифования разнопрочных материалов происходит изменение скорости вращения шлифовального круга, При обработке более твердого сплава, чем предшествующий, происходит снижение скорости вращения шлифовальной головки, что. приводит к повороту по часовой стрелке подпружиненных катушек 6 (фиг.4). При повороте катушек происходит снижение амплитуды радиальных колебаний, что незамедлительно приводит к уменьшению амплитуды колебаний снл резания, В свою очередь, уменьшение сил резания приводит к увеличению скорости круга и стабилизации режима шлифования.

Использование ультразвуковой шлифовальной головки позволяет работать даже при затупленном шлифовальном круге, не приводя к ухудшению геометрии поверхности.

При затупленни шлифовального круга возрастают силы резания. Это.при.водит к снижению скорости вращения шлифовальной головки и повороту по

° °

««« °

« ° « °

° ° «а« а «а

° ° а

° ° «

° ° °

° ° °

Ф ° ° °

° ° °

° ° °

° ° а

° ° а °

° ° а °

° а

° °

° °

° ° °

° ««

«r

««

° °

° 1

° ° ° ° а

° ° Ф

° ° ° а

° °

° ° а

° ° r

° ° ° ° °

° ° ° °

° ° ° r ° ° °

° r ° ° ° II

° ° ° ° ° а .а ° .а °

° ° r ааа °

° а а б ° ° ° а ° ° ° а ° ° °

4 ° ° r

° «««rr « °

° °

° ° ° ° аа ° аа а ба а а °

° ° ° а ° °

° ° °

° ° ° ° ° ° а

° ° . ° б а ° ° ° ° ° ° б

° а ° ° ° ° ° °

° а а а а ° а а ° ° °

° ° б

° а а ° б ° аа б °

5аб

$ 5б/

° ° а«а ° а ° ° ° а ° а ° Ф а ° ° ° ° ° ° а б ° ° ° ° ° ° I ° ° аб ° ° ° ° аа

° ° б ° ° аабаб4аа ° °

Ф а Ф ° а °

° 1 аа ° 1 °, eat

° ° ° ° ° ° а ° (б Ф ° ° ° ° а ° ° б ° б s ° а5 ° баб а ° а ° °

° r " " ба ба ° ° °

° б аа а ° °

° б ° а ° I ° б ° ° °

° ° å б

° ° ° 5 ° « ° а °

° \

° ° °

° б ° ° ° а б ° В

° °

° 1 °

r rrrr« б ° ° ° ««, r rrr ° а

° а ° ° ° аа ° °

° °

«r ° Ф ° ° ° аа

°, ° r rr ° ° ° ° °

° r ° r ° ° / ° ° «а

° « ° ° ° ° ° ° ° б

° а ° аа а

° ° ° а а

° а а ° ° ° а а а ° ° * ° °

° ° ° ° Ф °

° а аа ° баа ааб

° а ° а 1.а аа

° а 4 °

° ° ° а ° а

° ° ° « ° ° а

° а ° ° аа

° а °

° «Т r«

° ° ° °

«« ° ««

° « ° «

° ° ° ° °

r r

° «

° ° «

° ° ° ° °

° Р«

° °

° ° ° «

° ° ° °

° °

« ° «

° °

° ° «J

° °

«««

° ° °

r °

° °

1119827 б часовой стрелке подпружиненных катушек 6. При этом. происходит снижение амплитуды радиальных колебаний, что незамедлительно приводит к уменьшению амплитуды колебаний сил резания. В свою очередь уменьшение сил резания приведет к увеличению скорости круга и стабилизации режима шлифования, т.е. нроизойдет тот же самый

10 процесс, что и.при переходе процесса обработки от менее прочного. к более прочному материалу.

Ультразвуковая головка обладает всеми нренмуществами прерывистых

15 кругов, 1119827

1119827

Тираж 736 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Жь35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7528/11

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Дрожалова

Редактор Н. Данкулич Техред Т.Фанта Корректор Л. Пилипенко