Станок для ультразвуковой обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОnИСАНИЕ 1ЗОЗ З

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ "-4 .

Кл. 49l, 12

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.11.1960 (№ 653754/25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.Х1.1966. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 24.XII.1966

МПК В 23р

УД1

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. H. Барке, Н. И. Блитштейн, Е. М. Грязнов, А. Л. Лившиц, Б. Х. Мечетнер, С. С. Подлазов и Д. Ф. Яхимович

Заявитель

СТАНОК ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Предметом изобретения является станок для ультразвуковой размерной обработки, в зону которой вводится жидкость, содержащая абразивный порошок.

Обработка осуществляется посредством инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой в направлении его подачи.

Известные конструкции станков для ультразвуковой обработки обладают обычно рядом недостатков: низкой скоростью резания, невысокой точностью, также тем, что в них применены нечувствительные и неудобные в эксплуатации механизмы подачи инструмента.

Предложенный станок свободен от этих недостатков. Отличительная особенность его заключается в том, что преобразователь колебаний подвешен к инструментальной головке посредством тонкостенного стакана. Последний связан с инструментальной головкой через массивный фланец. Это особенность станка обеспечивает повышение его коэффициента полезного действия. Другая особенность станка заключается в применении трубки для отвода охлаждающей жидкости из полости преобразователя. Срез трубки расположен ниже уровня свободного торца преобразователя.

Этим достигается устранение излучения ультразвука свободным (верхним) торцом преобразователя.

Инструментальная головка станка уравновешена электромагнитом, связанным с ней посредством рычажной системы и управляющим усилием подачи за счет изменения тягового усилия. Такая особенность станка обеспечивает уменьшение усилия подачи инструмента.

В станке применен также наконечник подвода абразивной суспензии, выполненный в

1о виде трубчатого кольца с отверстиями, охватывающего концентратор. Таким выполнением наконечника достигается равномерная подача абразивной суспензии в зону обработки.

На фиг. 1 схематически изображен общий

15; на фиг. 2 — его акустическая инструментальная головка; на фиг. 3 — вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 4 — механизм подачи инструмента; на фиг. 5 — разрез по линии Б — Б на фиг. 4; на фиг. 6 — кинемати20 ческая схема станка; на фиг. 7 — электрическая схема включения дBHI àòåëÿ механизма подачи инструмента; на фиг. 8 — схема насоса для подачи абразивной суспензии.

Основными частями станка являются: ста25 нина 1 (фиг. 1), стол 2, акустическая инструментальная головка 8, механизм 4 подачи, насос 5 и панель 6 управления.

Кинематика станка обеспечивает вертикальное установочное перемещение инструмента

30 вместе с головкой, подачу инструмента с за130328 данным усилием, поворот инструмента относительно его оси и установочные перемещения изделия вместе со столом в горизонтальной плоскости. Может быть предусмотрено также вертикальное установочное перемещение стола.

Головка 8 служит для сообщения инструменту колебательных движений. В головке применен двухстержневой магнитострикционный преобразователь, набранный из оксидированных пластин альфера (сплава алюминия с железом) или из другого материала, обладающего магнитострикционным эффектом. Сердечник 7 (фиг. 2) крепится к пассивным элементам колебательной системы, например к фланцу 8, контактной сварной или пайкой серебряным или иным твердым припоем, В резьбовое отверстие фланца завинчивается концентратор 9, усиливающий амплитуду колебаний и несущий инструмент 10. Для получения наибольшей скорости резания отношение диаметра толстой части концентратора к диаметру его тонкой части должно быть в пределах 1,8 — 3,5.

Фланец преобразователя имеет лыски под гаечный ключ, которым колебательная система придерживается при привинчивании сменного концентратора во избежание передачи усилия завинчивания на колебательную систему и далее на прецизионные направляющие механизма подачи.

Другой вариант предохранения направляющих от усилия завинчивания концентратора описан ниже.

K фланцу преобразователя прикреплен опорный тонкостенный стакан 11, охватывающий преобразователь и переходящий в массивный фланец. Длина тонкостенной части опорного стакана должна быть такой, чтобы место перехода ее во фланец соответствовало узлу смещений продольных колебаний (диаграмма смещений показана на фиг. 2).

Для уменьшения влияния поперечных колебаний по окружности их пучпостей во фланце выполнена канавка. Фланец стакана 11 крепится к гильзе 12. Кроме крепления опорным стаканом. может быть применено крепление фланцем, расположенным в узле смещений несменной части колебательной системы.

При этом несменная часть представляет собой ступенчатый концентратор с коэффициентом усиления, примерно равным двум.

Гильза 12 может поворачиваться в корпусе

18 головки посредством червячного механизма 14 (фиг. 3) для облегчения установки фасонного инструмента относительно детали или для последовательной обработки с поворотом инструмента.

Охлаждение преобразователя производится проточной водой. Чтобы предотвратить вредное излучение ультразвука верхним торцом преобразователя, предусмотрены следующие мероприятия, обеспечивающие его непогружение в воду. Полость головки выполнена герметичной, вода подается по трубке 15 (фиг. 2) 5

20 и

65 и сливается через трубку 1б, заборное отверстие которой находится ниже уровня торца; воздушный пузырь, образующийся в верхней части полости, пе дает воде заливать верхний торец ппеобразователя.

Другим вариантом охлаждения, обеспечивающим отсутствие дополнительных потерь, может быть охлаждение водяным туманом.

Головка крепится на ползушке механизма подачи с помощью винтового зажима 17, или же встраивается без расчета на частый съем (фиг. 4).

Для повышения точности перемещения ползушки 18 (фиг. 4 и 5) механизма подачи инструмента и для облегчения ее хода применены направляющие 19 качения, обеспечивающие высокую чувствительность механизма, Вес подвижных частей уравновешен грузом

20, подвешенным на коромысле 21, причем для легкости хода применены ножевые опоры, Для плавности хода ползушки предусмотрен масляный демпфер 22. Наличие обратного клапана в поршне демпфера обеспечивает разную степень демпфирования при ходе в разные стороны.

Привод ползушки осуществляется от соленоида 28. Усилие подачи равно разности избыточного веса (по отношению к противовесу) подвижных частей и тягового усилия соленоида.

Изменение тягового усилия достигается регулированием тока в обмотке соленоида посредством автотрапсформатора 24. Кнопка 25 предусмотрена для быстрого отвода инструмента, отводимого периодически для подачи порции свежей абразивной суспензии в зону резания, например, при сверлении на большую глубину. Вместо кнопочного ручного включения периодического отвода может быть также применено включение с помощью реле времени, работающего по заданному циклу.

Штурвал 2б (фиг. 5) предназначен для установочного вертикального перемещения ползушки. При его повороте втулка 27 заклинивает посредством шарикового упорного устройства 28 реечную шестерню 29, свободно вращающуюся на валу 80. Пружинный тормоз

81 служит для обеспечения плавности хода при ручном перемещении и для стопорения.

Для уменьшения усилия подачи, которое требуется па выходе при сверлении сквозных отверстий, предусмотрены переставной упор 82 (фиг. 4) и плунжер 88, поджатый пружиной

84. При ходе ползушки вниз упор наталкивается на плупжер и сжимает пружину, вследствие чего уменьшается усилие подачи.

При повороте кольца 85 цанга 86 заклинивает ползушку в корпусе 87, что устраняет передачу усилия зажима инструмента на прецизионные направляющие качения.

В широко универсальном варианте выполнения станка, и также при необходимости изменения усилия подачи Ilo заданной программе, привод ползушки может осуществляться электрическим двигателем с мягкой характеристикой, работающим в заторможенном (моментом) режиме.

Вместо описапной выше блочной системы уравновешивания с коромыслом на ножевых опорах может быть применена следующая система.

Ползушка приводится в движение от электрического двигателя 88 через редуктор 89, 40 и реечную передачу 41, 42. Вес подвижных частей уравновешен грузом 48, подвешенным на гибкой ленте 44, намотанной на барабан

45, оцепленный реечным зацеплением с ползушкой. Рукоятка 46 служит для выполнения установочных перемещений ползу шки. Для плавности хода ползушки предусмотрен масляный демпфер 47.

Схема включения двигателя для случая применения асинхронного сервомотора показана на фиг. 7. Потенциометр R служит для регулирования усилия подачи, а трехпозиционпый переключатель П вЂ” для переключения направления подачи (подача — стоп-отвод).

Абразивная суспензия подается в зону резания центробежным насосом. Часть потока, поступающая из камеры 48 (фиг. 8) в бачок насоса, используется для перемешивания абразива. Шнек 49 препятствует попаданию абразива в электродвигатель.

B соответствии с другим вариантом для перемешивания суспензии часть потока, нагнетаемого насосом 5 (фиг. 1), направляется в его бак не через отверстия нагнетательной камеры, а из общего трубопровода 50 через дополнительные сопла 51.

От насоса по шлангу суспензия подается в зону резания через спреерную воронку 52, охватывающую концентратор, или через сопла.

Для стока суспензии стол выполнен в виде решетки 58, авокруг сто,ла прорезаны наклонные желоба. Через отзерстня решетки суспензия попадает в полость стола, откуда по шлангу 54 стекает обратно в бак насоса.

Ламповый или другой генератор, питающий акустическую головку, смонтирован самостоятельным устройством. Отличительной его особенностью является применение выходного трансформатора без ферромагнитного сердечника. Применение такого трансформатора повышает к.п.д. генератора.

Предмет изобретения

1. Станок для ультразвуковой обработки консольного типа с двухкоординатным сто15 лом и вертикально перемещающейся на направляющих качения инструментальной головкой, отличающийся тем, что, с целью погышенпя его к.п.д., преобразователь колебаний подвешен к инструментальной головке по20 средством тонкостенного стакана, связанного с инструментальной головкой через массивный фланец.

2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что, с целью устранения излучения ультразвука

25 свободным торцом преобразователя колебаний, для отвода охлаждающей жидкости из его полости применена трубка, срез которой расположен ниже уровня свободного торца преобразователя.

30 8. Станок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью уменьшения усилия подачи, инструментальная головка уравновешена электромагнитом, связанным с головкой посредством рычажной системы и управляющим усилием

35 подачи за счет изменения тягового усилия.

4. Стано" по пп. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что, с целью равномерной подачи абразивной суспензии в зону обработки, наконечник подвода суспензии выполнен в виде труб40 чатого кольца с отверстиями, охватывающего концентратор.

Pva. 7

Редактор P. А. Киселева

Корректоры: С. Н. Соколова и О, Б. Тюрина

Техред Л. Бриккер

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3914/1 Тираж 800 Формат бум. 60 90 /з Объем 0,73 изд. л. Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ГССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4