Способ ультразвуковой размерной обработки

Способ ультразвуковой размерной обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к ультразвуковой (УЗ) обработке. Целью является обеспечение высокой точности обработки сферической поверхности или ее части. Это достигается тем, что обеспечивают равномерный рабочий зазор между фактической поверхностью инструмента в положительной фазе колебаний и поверхностью обрабатываемой сферы. Для этого доводят инструмент до касания. Затем отводят его по вертикали до совмещения центров. Величину смещения определяют по формуле: H=√R<SB POS="POST">G</SB>-R<SB POS="POST">U</SB>SINΑ-R<SB POS="POST">U</SB><SP POS="POST">.</SP>COSΑ+(A<SB POS="POST">1</SB>-A<SB POS="POST">2</SB>):(COSΑ<SB POS="POST">1</SB>-COSΑ<SB POS="POST">2</SB>), где R<SB POS="POST">G</SB> - радиус обрабатываемой сферы

R<SB POS="POST">U</SB> - радиус инструмента

A<SB POS="POST">1</SB> - амплитуда колебаний в точке, определяемой углом α<SB POS="POST">1</SB>

A<SB POS="POST">2</SB> - амплитуда колебаний в точке, определяемой углом α<SB POS="POST">2</SB>

α - угол между вертикальной осью и точкой касания инструмента и детали. 3 ил.

СОЮЗ СОЕ1ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 06 В 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21)4454808/25-08 (22) 05.07.88 (46) 23.04.90. Бюл. № 15 (72) Ю. С. Андреев, И. E. Пудов и М. Д. Полукаров (53) 621.9.048 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1344584, кл. В 06 В 3/00, 1985. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАЗМЕРНОА ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к ультразвуковой (УЗ) обработке. Целью является обеспечение высокой точности обработки сферической поверхности или ее части. Эт достигается тем, Изобретение относится к ма шиностроению, в частности к ультразвуковой обработке.

Целью изобретения является обеспечение высокой точности обработки сферической поверхности или ее части.

Цель достигается тем, что совмещают центр поверхности инструмента в положительной фазе колебаний с геометрическим центром обрабатываемой сферы. Для этого инструмент доводят до касания с деталью, а затем смещают его по вертикали на величину, определяемую по формуле

Ь=,/К вЂ” R„sinn — R„cosa.+

8 соы„- сиз, где R — радиус, обрабатываемой сферы;

К» — радиус инструмента;

Ai — амплитуда колебаний в точке, определяемой углом а1, А — амплитуда колебаний в точке, определ яе мой угл о м а 2, а — угол между вертикальной осью и точкой касания инструмента и детали.

ÄÄSUÄÄ 1558565 А 1 что обеспечивают равномерный рабочий зазор между фактической поверхностью инструмента в положительной фазе колебаний и поверхностью обрабатываемой сферы. Для этого доводят инструмент до касания. Затем отводят его по вертикали до совмещения центров. Величин смещения определяют по формуле Ь=- /Я вЂ” R„s1na — R„cosa+ (Ai—

А2): (cosa — cosa2), где Rz — радиус обрабатываемой сферы; R„— радиус инструмента; Ai — амплитуда колебаний в точке, определяемой углом а, А2 — амплитуда колебаний в точке, определяемой углом а, а — угол между вертикальной осью и точкоь касания инструмента и детали. 3 ил.

На фиг. 1 показана поверхность инструмента в положительной фазе колебаний; на фиг. 2 — определение величины смещения Ь; на фиг. 3 — пример обработки канавок на сферической поверхности.

Способ осуществляют следующим образом.

Между деталью 1 и инструментом 2 (фиг. 1) устанавливают зазор в первоначальной стадии, когда инструмент не колеблется. При возбуждении колебаний инструмент изменяет свою геометрическую форму и при положительной фазе. колебаний сферическая поверхность инструмента приобретает новое положение, определяемое распределением амплитуд смешений (А, Ai) ультразвуковых колебаний по поверхности инструмента

При этом поверхность инструмента, расположенная ближе к вертикальной оси симметрии, обладает большей амплитудой смещения (Ai) А), чем в периферийной зоне. Такая неравномерность общеизвестна и характерна для инструментов сферической формы, работающих в волноводной системе продольных ультразвуковых колеба ний в современных ультразвуковых станках. Поэтому обработка

1558505

10, V,+(У,— lo) =R

Я+ (YAi — Yo) = К„ у2 ) I +Y ) (Х8

Yo—

2 так как Ai(

Yo= формула изобретения

Ai — 
c osn i — соьа

g+- (уз — уо)

X i = R»si nn;

Yç=ß вЂ” Й+ур, сферической поверхности детали происходит неравномерно в соответствии с неравномерностью распределения амплитуд колебаний на поверхности инструмента.

При предлагаемом способе неравномерность рспределения амплитуд колебаний инструмента учитывается при установке зазора между деталью и инструментом.

При этом зазор устанавливается таким образом, что в положительной фазе колебаний поверхность инструмента равноудалена от поверхности детали. Достигается это путем совмещения центра детали с центром сферической поверхности инструмента при положительной фазе колебаний. Для этого инструмент должен быть смещен по вертикали от точки касания с деталью на величину, которая определяется геометрическими размерами детали и инструмента, а также распределением амплитуд колебаний по поверхности инструмента.

Для определения. требуемой величины смещения h (фиг. 2) рассмотрим уравнение окружности с радиусом R äëÿ координат

Х„,, Х„, Y Y, и составим систему уравнений:

Х „+Y o— 2YA, Yo+Yo =

= Х + Y — 2улт уо+уо

2

2 (К„+ А1) cosa i — (К + А ) cosn8

40 где 11=у э — Yi =JR — Х, + г Π— Y =

К вЂ” R sin а — К„.сози+

2 2 ° 2 Ai — А

cosni — cosnq

Следовательно, определив амплитуду колебаний инструмента в положительной фазе в любых двух точках при известных углах, для них можно определить величину

h, на которую нужно сместить инструмент относительно поверхности касания с деталью для получения необходимого рабочего зазора, обспечивающего равномерность обработки сферической поверхности.

Проведена практическая реализация способа на детали с вогнутой сферической поверхностью радиусом R =10,010 мм. Инструмент выбран с радиусом сферы 14=

=10,000 мм.

Определены амплитуды колебаний в ()n=ni=60 соответственно Ai=20 мкм, а в ()no=90 соответственно А =10 мкм.

В соответствии с предложенной формулой определены h= Yq — Y = — 0,04 мм.

При отключенных колебаниях инструмента произведено смещение инструмента до касания с деталью. Установлено начальное положение на индикаторе вертикального перемещения и осуществлен подъем инструмента на расчетную величину h=0,04 мм.

В зазор между колеблющимся инструментом 2 и деталью 1 подают абразивную суспензию из карбида кремния и воды.

Включают колебания и производят обработку детали. Процесс съема материала с детали происходит за счет преобразования кинетической энергии зерен абразива, получаемой от инструмента, в механическую работу разрушения материала детали.

Точность обработки -0,5 мкм при глубине канавок 3 — 4 мкм. Время обработки

20 с.

Соответственно обработаны детали тех же радиусов при величине зазора 0,05 и

0,03 мм. В первом случае неравномерность глубины канавки по вертикали 2,0 мкм, а во втором случае 1,8 мкм. Следовательно, предложенный способ обработки по расчетному значению зазора h обеспечивает наилучшую точность по глубине канавки.

Способ ультразвуковой размерной обработки, осуществляемый .с подачей абразивной суспензии в рабочий зазор между деталью и инструментом, которому сообщают продольные колебания ультразвуковой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при обработке сферической поверхности или ее части, доводят инструмент до касания с обрабатываемой по1558505 где R>—

RÄ.

Ai—

Б

А2—

A> — А +сож,— сойар

Фиг. 2 верхностью, после чего смещают его по вертикали от точки касания до совмещения центра рабочей поверхности инструмента в положительной фазе колебаний с геометрическим центром обрабатываемой сферы, причем величину смещения h определяют. по формуле радиус обрабатываемои сферы, радиус инструмента; амплитуда колебаний поверхности инструмента в точке, определяемой углом ni, то же, в точке, определяемой углом а, угол между вертикальной осью инструмента и точкой касания инструмента и детали.

1558505

Составитель М. Климовская

Редактор И. Шмакова Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 796 Тираж 381 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101