Ультразвуковая вращающаяся головка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК за) В 24 В 1 04; В 23 В 37 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "3 К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ю В 4 ш 0(56) 1. Авторское свидетельство СССР676410, кл. В 23 Р 1/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР673325, кл, В 06 В 1/08, 1976 (прототип),(54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ВРАЩАЮЩАЯСЯ ГОЛОВКА, содержащая корпус, колебательную систему с пьезокерамичесЯО 1098760 А ким преобразователем и рабочим инструментом, шпиндельную втулку и предохранительное устройство, отличающаяся тем, что, с целью расширения ее технологических возможностей и повышения стойкости инструмента, предохранительное устройство выполнено в виде подпружиненной относительно шпиндельной втулки разрезной фрикционной полумуфты, в цилиндрической выточке которой с натягом по наружной и с зазором по внутренней поверхности установлен дополнительно введенный ультразвуковой пьезокерамический преобразователь радиальных колебаний.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках для обработки труднообрабатываемых материалов, в частности при резьбонарезании, сверлении, развертывании и т.д.Известна ультразвуковая резьбонарезная головка, которая используется для резьбонарезания на металлорежущих станках, содержащая опорное и прижимное упругие кольца, выполненные в виде тонкостенных оболочек, заполненных жидкостью. Кольца установлены на корпусе головки с противоположных сторон мембраны, которая крепит преобразователь, соединенный с концентратором в узловой плоскости. Такая конструкция головки повышает стойкость режущего инструмента в результате его центрирования и исключает ударные разрушения за счет деформации упругих колец 1.Однако головка не содержит устройства, предохраняющего метчик от поломки в случае резкого увеличения нагрузки, и ее трудно использовать при нарезании мелких резьб.Известна также ультразвуковая вращающаяся головка, предназначенная для обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, в частности для прошивки отверстий, содержащая корпус, стакан с магнитострикционным преобразователем, предохранительное устройство, выполненное в виде дополнительного стакана, установленного в корпусе с возможностью продольного перемещения и упруго связанного с корпусом и с помощью демпфирующего устройства, состоящего из набора пластин, закрепленных одним концом на корпусе, другим - на дополнительном стакане. Такая конструкция предохраняет рабочий инструмент от поломки в случае прекращения перемещения его в осевом направлении, например в случае превышения подачи инструмента над скоростью разрушения обрабатываемого материала. Достигается это за счет демпфирующего действия плоских пластин 2.Однако известная головка не предусматривает прекращение вращения инструмента в случае перегрузки и не предохраняет инструмент, например, метчик от скручивания.Целью изобретения является повышение стойкости инструмента и расширение технологических возможностей ультразвуковой головки.Эта цель достигается тем, что предохранительное устройство выполнено в виде подпружиненной относительно шпиндельной втулки разрезной фрикционной полумуфты, в цилиндрической выточке которой с натягом по наружной и с зазором по внутренней поверхности установлен дополнительно введенный ультразвуковой пьезокерамический преобразователь.На фиг. 1 показана ультразвуковая вращающаяся головка; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Головка содержит корпус 1, в котором закреплена колебательная система (преобразователь) с инструментом 3, В шарикоподшипниках 4 и 5 установлена шпиндельная втулка 6, охватываемая упругой полу- муфтой, выполненной разрезной с зазором а (фиг. 2 и 3). Полумуфта состоит из наружной стальной 7 и фрикционной 8 втулок, жестко скрепленных между собой, например, с помощью клеевого соединения. В цилиндрической выточке втулки 7 установлены с натягом по наружной и зазором по внутренней поверхности пьезокерамические кольца 9. В симметрично расположенных пазах втулки 7 (фиг. 3), выполненных со скосом, установлены с возможностью перемещения в пазах корпуса 1 сухари 10, сопрягаемые с конической поверхностью гайки 11, которая стопорится контргайкой 12, Между опорным кольцом 13, опирающимся на распорную втулку 14,и кольцом 15, опирающимся на втулку 7 полумуфты, расположена пружина 6, а между накидной гайкой 17 и изолирующей втулкой 18 расположено токо- съемное кольцо 19. Разрезная гайка 20 сое 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 динена со шпиндельной втулкой 6 с помощью винтов 21 и кольцевого выступа на гайке, входящего в кольцевой выступ шпиндельной втулки. Ультразвуковая головка работает следующим образом. Головка настраивается на передачу крутяшего момента со шпиндельной втулкой 6 ний (не показан). Одновременно от этого же генератора высокочастотное напряжение подается на пьезокерамический преобразователь 2, передающий ультразвуковые колебания рабочему инструменту. Благодаря пьезоэффекту кольца 9 в упругой фрикционной полумуфте возникают механические радиальные колебания, при расширении колец 9 расширяется стальная втулка 7, а вместе с ней и втулка 8, жестко скрепленная с втулкой 7. При уменьшении диаметра кольца 9 благодаря упругим свойствам стальная втулка 7 сжимается и сжимает фрикционнук втулку 8. Это стабилизирует коэффициент трения фрикционной и шпиндельной втулок, что существенно повышает чувствительность муфты к передаваемому крутящему моменту на инструмент 3 перемещением гайки 11 на корпусе 1. При этом фрикционная полумуфта (7 и 8) посредством сухарей 10 и пружины 16 прижимается к шпиндельной втулке 6 и с определенным усилием, На пьезокерамические кольца 9, установленные в выточке втулки , через токосъемное кольцо 19 подается высокочастотное напряжение от генератора ультразвуковых колеба1098760 Составитель В. Дрожалова а Техред И. Верес Корректор И. Мус Тираж 737 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Н. БобковЗаказ 4278/12 и обеспечивает плавную и точную настройку предохранительного устройства головки. Положение гайки 11 для инструмента каждого типоразмера устанавливается по нониусу и фиксируется контргайкой 12. При обработке заготовки, например резьбонарезании, благодаря пьезокерамическому кольцу 9 коэффициент трения соответствующей предельной силе трения покоя приближается к значению коэффициента кинематического трения, что обеспечивает высокую чувствительность головки к перегрузкам,Если момент сопротивления на метчике превысит величину крутящего момента, передаваемого предохранительным устройством, и метчик остановится, произойдет проскальзывание относительно друг друга полумуфты и шпиндельной втулки по поверхности их сопряжения. При проскальзывании имеет место нагрев сопрягаемых поверхностей втулки 8 и шпиндельной втулки 6, что ведет к увеличению сил трения и передаваемого на инструмент крутящего момента.Выполнение полумуфты (7 и 8) разрезной и в виде упругого элемента снижает влиянис этого фактора, так как зазор а компенсирует увеличение в диаметре .шпиндельной втулки 6, Для исключения проскальзывания необходимо включить реверс, при этом вновь 10 устанавливается начальный крутящий момент. Благодаря колебаниям кольца 9 исключается явление схвать 1 вания шпиндельной и фрикционной втулок и заклинивание фрикционной полумуфты. Все эти факторы ликвидируют поломку инструмента, что позволяет применять головку для выполнения большого числа операций: нарезания мелких резьб, сверления, развертывания и т.д.