Способ ультразвуковой безабразивной обработки

Способ ультразвуковой безабразивной обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (я)4 В24В 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3557965/25-08 (22) 23.12.82 (46) 23.12.86. Бюл, У 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного -оборудования (72) Ю.В. Холопов и В.Т. Созиев (53) 621.9.048.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 207073 ° кл. В 06 В 1/00, 1966. (54)(57) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗАБРАЗИВНОИ ОБРАБОТКИ, при котором

„„Я0„„1278182 А 1 рабочую lIQBppxHocTh инструмента прижимают к обрабатываемой поверхности и сообщают им перемещение относительно друг друга, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, инструменту сообщают изгибные колебания и располагают его под углом

Р в направлении обработки поверхности, а угол задают в диапазоне

О< j3(gt, где о - амплитуда изгибных колебаний торца инструмента (в угловых единицах).

1278182

Изобретение относится к способам ультразвуковой беэабразивной обработки, а именно к получению поверхностей с минимальной величиной шероховатости и эацанным профилем микрорельефа поверхностного слоя и может быть применено в различных отраслях машиностроения, приборостроения и станкостроения.

Известен способ ультразвуковой безабразивной полировки поверхностей, по которому полирующая поверхность прижимается к поверхности обрабатываемого материала с удельным давлением на уровне предела текучести обрабатываемого материала. Продольное смещение (проскальзывание) полирующей поверхности относительно обрабатываемой не производится 11,1.

Известный способ не обеспечивает получения заданного профиля микрорельефа поверхностного слоя с малой величиной иероховатости ввиду отсутствия отяосительного смещения между обрабатываемой и обрабатывающей поверхностямм. Кроме того, ои позволяет обрабатывать ограниченные площади поверхности при заданной мощностм источника ультразвуковык колебанийе

Цель изобретения — повьинение производительности труда за счет механизации процесса и повмпения качества обрабатываемой поверхности„ указанная цель достигается тем, что процесс обработки поверхностей производится при относительном скольжении обрабатывакщей поверхности рабочего инструмента акустической системы и обрабатываемого материала,при этом рабочему инструменту сообщают кэгибные колебания и располагают его под углом 8 в направлении обработки поверхности, а угол задают в диапазоне

0 Р <о, где d. — амтшитуда иэгибных колебаний торца инструмента (в угловых единицах).

На фиг. 1 изображена схема ультразвуковой беэабраэивной обработки, на фиг. 2 — схема иэгибных колебаний поперечного волновода; на фиг. 3— схема ультразвуковой беэабраэивной обработки при угле наклона оси изгибных колебаний, равномн;. на фиг. 4 формы контактной части рабочего инструмента; на фиг. 5 — микрорельеф

5

50 поверхностного слоя материала до и после ультразвуковой обработки при угле наклона рабочего инструмента и

100 1 2

Рабочий инструмент 1 размещен на торце ультразвукового волновода 2, соединенного с концентратором 3 магнитострикцнонного преобразователя 4.

Обрабатывающая поверхность 5 рабочего инструмента 1 прижимается к обрабатываемой поверхности 6 с удельным давлением Р, Поверхности скользят друг относительно друга, причем обработка может вестись как при скольжении обрабатываемой поверхности относительно поверхности рабочего инструмента, так и при скольжении рабочего инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки (фиг. 1). Пад действием возмущающей силы (продольных колебаний) поперечньй волновод 2 упруго деформируется, т.е. смещается относительно вертикальной оси Х-Х, а обрабатывающая поверхность 5 рабочего инструмента получает наклон относительно плоскости обрабатываемой детали. Характер распределения амплитуд колебаний волновода 2 показан кривой 7. Так как возмущающая сила концентратора 3 носит косинусоидальный характер, то контактная площадка рабочего инструмента I отклоняется (колеблется) относительно ппоскости узла колебаний (4,д„ ), и, соответственно, вертикальной оси колебаний Х-Х на величину амплитудных колебаний -oL в угловых единицах (радианах, градусах, фиг.2).

Нри этом точка А смещается в положе1) ние А при ходе инструмента влево, а

1 точка В в положение В при ходе инструмента вправо. Для реализации способа вертикальную ось иэгибных колебаний рабочего инструмента располагают под углом — P в направлении обработки материала (фиг. 3) . В зависимости от заданного профиля микрорельефа поверхностного слоя заготовки угла 8 задают в диапазоне 0 (ф(Д,.

Усилие прижима может быть приложено как к рабочему инструменту 1 (фиг. la), так и к обрабатываемой поверхности 6 заготовки (фиг . 1о).

Диапазон удельных давлений прижима зависит от пластичности обрабатываемого материала. Опытами установ1278182 лено, что минимальная величина удельного давления прижима для весьма пластичного материала (например, отожженная медь, алюминий) равна 0,01 предела текучести ((; ) обрабатывае- 5 т мого материала. При величине удельного давления менее 0,01 g, заметного снижения величины шероховатости не наблюдается. При величине удельного давления, превышающей предел те-1(1 кучести обрабатываемого материала, наблюдается усиленная адгеэия и схватывание между обрабатываемой 6 и обрабатывающей 5 поверхностями.

В целях исключения срезания микронеровностей на поверхности обрабатываемой детали, поверхность рабочего инструмента 1 имеет форму, изображенную на фиг. 4.

В зависимости от требуемого типа обработанной поверхности контактирующая часть рабочего инструмента может иметь сферическую форму с радиусом сферы, равным R (фиг. 4а), либо сферическую форму радиуса R c плоской площадкой 8 (фиг. 4&).

Если заданная поверхность детали должна иметь минимальную шероховатость со сферическим профилем микрорельефа, то контактную часть рабоче- 30 го инструмента выполняют в виде сферы с радиусом равным R (фиг. 4а).Поверхности "зеркального" типа с мини— мальной величиной шероховатости получают при использовании рабочего ин-3 струмента, у которого контактная часть имеет сферическую форму с плоской контактной площадкой (фиг. 4о).

Диапазон углов наклона рабочего инструмента определен с учетом ка- io чества и требуемого профиля микрорельефа поверхностного слоя. Так при угле наклона рабочего инструмента равO(. — исходная поверхность

43 .детали, имевшая хаотичный профиль микрорельефа поверхностного слоя (фиг. 5а), после ультразвуковой обработки имеет минимальную шероховатость с характерным сферическим профилем следа обрабатывающей поверхности рабочего инструмента (фиг. 5с), равной величине амплитуды угла иэгибных колебаний и шагу подачи S рабочего инструмента. При угле наклона рабочего инструмента равном

С(= — в направлении обработки материа2 ла исходная поверхность детали после ультразвуковой обработки имеет минимальную шероховатость "зеркального" типа, беэ видимых следов подачи рабочего инструмента (фиг. 5Ь). При угле наклона рабочего инструмента aL >/

> — обработанная поверхность имеет

2 также сферический профиль следа рабочего инструмента, равного величине амплитуды угла иэгибных колебаний и шагу подачи рабочего инструмента.

В целях расширения технологических воэможностей предлагаемого способа контактная поверхность 5 рабочего инструмента 1 выполняется из материала, твердость которого всегда больше твердости обрабатываемого материала, а величина шероховатости поверхности рабочего инструмента равна или меньше величины шероховатости, требуемой после ультразвуковой обработки.

В процессе определения оптимальных углов наклона оси симметрии иэгибных колебаний была проведена ультразвуковая безабразивная обработка различных металлов. Результаты экспериментальных работ сведены в таблицу.

Обработка по предлагаемому способу обеспечивает механизацию процесса получения поверхностей с малой величиной шероховатости и заданным профилем микрорельефа поверхностного слоя, в ряде случаев исключение операций шлифования и хонингования; повышается также класс, точность изготовленных деталей sa счет исключения перестановок заготовок с одного станка на другой.

1278182

Вели чина

Обр

Фаа) тер а

X1Io че ру а иэг кол ний боч, инс мен

1 рад боой рх н

0,ОООО) о,ооо) 0,32

Сферический профиль (фиг.

5S}

Сталь 45

0,32

0,2 ЗеркальНОГО типа

{фиГ.

56}

0,008 ),6

0,Э2 Сферический

1,25 профиль

Сферичес- 0,0) 58 хаа форма с 0,0168

ППОСКОй ппощад" хой О, 00001 (фиг. 5б}

О, 0001

0,3

0,08 Сферический

0,08 профиль

0,0095 0,4 3,3 0,019 18,5 4,2

0,0)88

0,0195

0,05 Зеркально0,08 ro типа

0 32 Сферический профиль

Иедь И) ходные вечннм

ЩЕРО ватос обра

4 ывай и деапи, R

Скорость перемещения рабочеГо инструмента относи» тельно обрабатываемой

aosepx«« кости,Ч, м/с

100 0,0)6 21,56 2,5 пода чи обре бат ваемой поверх иост

S мм

Вели чина

wepo хова тост дета ли посл ульт разв ковой обра ботам, Rq, мкм!

278182 фиг. Я

l 278182

У направил одрадотгш

Вид А сна. Ф Фиг. 5

Составитель В. Дрожалойа

Редактор Е. Папп Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Заказ 6795/14 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4