Устройство для ультразвукового хонингования

Устройство для ультразвукового хонингования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ХОНИНГОВАНИЯ заготовок, содержащее колебательную систему, состоящую из привода крутильных колебаний, помещенного в корпус с крышкой, и волновода , опорный фланец которого расположен в узловой плоскости ультразвуковых колебаний , oтлu aющeecя тем, что, с целью повышения точности обработки путём самоустановки колебатальной системы с заготовкой , между крышкой корпуса и введенной в устройство емкостью выполнена дополнительная полость, заполненная жидкостью, в которой свободно размещен опорный фланец волновода с осевым и радиальным зазорами .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3502190/25-08 (22) 22.10.82 (46) 23.11.84. Бюл. № 43 (72) Ф. Я. Либкинд, А. П. Казанкин, Е. Д. Родзянко, В. Г. Кудрявцев и А. А. Капешин (71) Центральный научно-исследовательский и конструкторский институт топливной аппаратуры автотракторных и стационарных двигателей. (53) 621.9.048.4:621.923.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 396256, кл. В 24 В 33/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 526497, кл. В 24 В 33/02, 1972 (прототип) .

SU„1125122

ЗСЮ В 24 В 1 04 В 24 В 33 02 (54) (57) УСТРОЛСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ХОНИНГОВАНИЯ заготовок, содержащее колебательную систему, состоящую из привода крутильных колебаний, помещенного в корпус с крышкой, и волновода, опорный фланец которого расположен в узловой плоскости ультразвуковых колебаний„отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки путем самоустановки колебатальной системы с заготовкой, между крышкой корпуса и введенной в устройство емкостью выполнена дополнительная полость, заполненная жидкостью, в которой свободно размещен опорный фланец волновода с осевым и радиальным зазорами.

1125122

Изобретение относится к отделочной механической обработке заготовок, например прецизионных отверстий деталей топливной аппаратуры дизелей, и может быть использовано в машиностроении при хонинговании, доводке, полировании, развертывании, резьбонарезании и т. д.

Известно устройство хонингованця цилиндрических заготовок, снабженное приводом крутильиых колебаний, связанным с обрабатываемой заготовкой. Устройство со<о держит эластичную диафрагму, помещенную в полость, выполненную в корпусе и удерживающую заготовку от проворота !1).

Применение его дает возможность сообщить заготовке только низкочастотные колебания.

Известно также устройство, сообщающее заготовке ультразвуковые крутильные колебания, содержащее ультразвуковую колебательную систему, состоящую из привода крутильных колебаний и волновода с опорным фланцем, размещенным в узловой плоскости колебаний. Заготовка закрепляется на торце волновода, а опорный фланец установлен неподвижно 12).

При использовании устройства не удается обеспечить самоустановку заготовки соосно с инструментом, что отрицательно сказывается на точности обработки, в особенности на параметре «нецилиндричность отверстия». ЗО

Целью изобретения является повышение точности обработки путем самоустановки колебательной системы с заготовкой.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем колебательную систему, состоящую из привода крутильных колебаний и волновода, опорный фланец которого расположен в узловой плоскости колебаний, между крышкой корпуса и введенной в устройство емкостью выполнена дополнительная полость, заполненная жидкостью, в которой свободно размещен опорный фланец волновода с осевым и радиальным зазорами.

При таком выполнении устройства опорный узловой фланец, плоскости которого перпендикулярны оси волновода и обраба40

45 тываемого отверстия и весь привод крутиль ных колебаний имеют возможность некоторого перемещения в пределах установленных зазоров как вдоль оси, так и перпендикулярно ей, для совмещения оси обрабатываемого отверстия с осью инструмента. При этом зазор вдоль оси допускает некоторое угловое смещение оси волновода.

При возбуждении в магнитострикционном преобразователе ультразвуковых крутильных колебаний последние по волноводу 55 передаются обрабатываемой заготовке. После введения инструмента (хона или притира) в обрабатываемое отверстие вся колебательная система, состоящая из магнитострикционного преобразователя заготовки, совершает плоскопараллельные перемещения, следуя за инструментом, имеющим некоторое радиальное биение. При этом в опорном фланце, расположенном в узле крутильной стоячей волны, возникает поперечная бегущая волна, амплитуда которой тем больше, чем больше осевая нагрузка, приложенная к колебательной системе и определяемая осевой составляющей усилия резания. Поскольку узловой опорный фланец находится в среде жидкости, заполняющей полость, поперечные колебания фланца передаются прилегающим слоям жидкости и приводят их в движение, создавая несущую гидравлическую подушку.

Благодаря этому эффекту достигается легкость перемещения (плавания) колебательной системы, уменьшается сила трения в опорных поверхносгях.

Колебательная система, легко следуя за инструментом, меньше изгибает его, что повышает точность геометрии обрабатываемогс отверстия, в особенности параметр- «изогнутость оси». Кроме того, бегущая волна вызывает дополнительный эффект, обусловленный тем, что амплитуда бегущей волны, а следовательно, и несущая способность гидравлической подушки тем . больше, чем больше прикладываемая нагрузка. Это позволяет интенсифицировать режимы резания и уве. личнть производительность процесса обработки.

На фиг. 1 изображено устройство с закрепленной заготовкой, общий вид; иа фиг. 2 разрез Л вЂ” Л на фиг. 1.

Заготовка 1 закреплена на торце волновода 2 гайкой 3. Волновод 2 соединен с ультразвуковым преобразователем крутильных колебаний, состоящим из механического преобразователя крутильных колебаний кольцевого пакета 4, выполненным из магнитострикционного материала. Пакет пластин напрессован на обод 5 колеса, имеющего ступицу 6 и спицы 7, расположенные по касательной к окружности ступицы 6. Пакет пластин 4 охвачен тороидальной обмоткой 8, витки которой проходят в пазы между спицами 7. Волновод 2 имеет опорный фланец 9, расположенный в узловом сечении колебаний и установленный с осевым .О и радиальным !! зазопами в полость, образованную крышкой 12 корпуса, емкостью 13 и крестовиной !4, размещенной с зазором 15 в отверстии кольца

16. Кольцо 16, крестовина 14 и опорный фланец 9 образуют крестовую муфту, удерживающую волновод от вращения при помощи выступов на фланце 9, входящих в пазы крестовины 14, и выступов на крестовине, входящих в пазы кольца 16, причем оси симметрии выступов на фланце и крес1125122 товине взаимно перпендикулярны. Такое расположение выступов, удерживая фланец от вращения, допускает его плоскопараллельное перемещение.

Емкость 13 выполнена с углублением 17, заполненным жидкостью 18. Жидкость 18 через зазоры 19, 10 и 11 заполняет полость, в которой расположен опорный фланец 9.

Устройство работает следующим образом.

Радиальные ультразвуковые колебания, возбуждаемые в пластинах пакета 4 при подаче высокочастотного напряжения на обмотку 8 от ультразвукового генератора (не показан), передаются ободу 5 и, благодаря тангенциальному расположению спиц 7, преобразуются в крутильные колебания ступицы 6, передаваемые по волноводу 2 закрепленной на нем заготовке 1. Колебания возбуждаются также в опорном фланце 9.

Это ебеспечивает подъем подвижной части приспособления (привода крутильных колебаний) на жидкостной прослойке, своего рода гидродинамической подушке, толщиной 10 — 15 мкм, образуемой между нижней крышкой 12 и опорным фланцем 9. Гидродинамическая подушка значительно облегчает самоустановку заготовки относительно инструмента (не показан) . Самоустановка волновода 2 с закрепленной на нем заготовкой 1 осуществляется в плоскости XY за счет зазоров 11 н 15. Поворот волновода в плоскости, проходящей через ось Z, осуществляется в небольших пределах за счет осевого зазора 10. Регулировка зазора произ водится подбором высоты кольца 16.

Таким образом, обрабатываемая заготовка имеет возможность легко самоустанавливаться относительно инструмента в плоско- З сти, перпендикулярной его осн, незначительно перемещаться вдоль оси, но удерживается от вращения. Легкость плавания волновода 2 с закрепленной заготовкой 1 уменьшает нзгибание инструмента, вводимого в 411 отверстие заготовки, повышая этим точность обработки.

Положительное воздействие возникающих в опорном фланце ультразвуковых колебаний с амплитудой бегущей волны усиливается с увеличением нагрузки — сил реза- 4 ния, что позволяет интенсифицировать режимы обработки.

Жидкость 18 в углублении 17 пополняется в процессе обработки за счет перетекания ее из резервуара, охватывающего магнитострикционный преобразователь, куда она подается насосом из специального бака (не показан.) Целесообразно в качестве охлаждающей жидкости использовать СОЖ омывающую инструмент в процессе обработки.

При конкретном выполнении приспособления в качестве привода крутильных колебаний взят кольцевой пакет из магнитострикционного материала размером 104 х 60 х х35 мм с преобразователем крутильных колебаний s виде колеса с тангенциально расположенными спицами. Рабочая частота составляет 21 кГц. Опорный фланец имеет диаметр 50 мм (диаметр выступов 60 мм) и высоту 8 мм. Фланец установлен в полости с жидкостью с осевым зазором 0,15—

0,05 мм и возможностью радиального перемещения вдоль опорных плоскостей на величину 1,5 мм. В качестве жидкости, заполняющей полость и служащей одновременно для охлаждения магнитостриктора и в качестве СОЖ при доводке, использована смесь из 70% керосина и 30% машинного масла.

Приспособление испытано при обработке прецизионного отверстия диаметром 8,5 мм, длиной 53 мм во втулке плунжера топливного насоса тракторного двигателя. Материал детали — сталь ХВГ HRC 60...65. Снимаемый припуск — 0,4 — 0,10 мм на диаметр. И нструмент — притир с напаянными алмазными брусками зернистостью АСК

100/80 на специальной металлической связке.

Исходная удвоенная изогнутость оси обрабатываемого отверстия — 8 мкм. При пуск снимается за 2 операции, после которых допустимая изогнутость оси составляет соответственно 5 мкм н 3 мкм. При использовании предлагаемого устройства припуск снимается за одну операцию с обеспечением изогнутости оси 2 мкм (из них 84% деталей имеют изогнутость оси не свыше

1,5 мкм). При этом производительность операции возрастает в 1,5 — 2 раза.!

125122

Составитель В. Дрожалова

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 8400/12 Тираж 736 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4