Ультразвуковой инструмент для ротационной обработки

(51)4 В 23 В 37/00; В 24 В 1/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /" Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 23,07,85, Бюл. Ф 27 (72) В.А.Федорцев и Н.И.Каленкович (71) Минский радиотехнический институт и Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Ф 863194, кл. В 23 В 27/12, 1979.Авторское свидетельство СССР В 917948, кл. В 23 В 37/00, 1973. Я 01168347 А(54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУИЕНТДЛЯ РОТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ, содержащий чашечный нож с кольцевым пьеэокерамическим преобразователем,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения качества обработкиза счет повышения жесткости инструмента, в него введена втулка, вовнутренней полости которой на цилиндрическом хвостовике размещеныпьезоэлементы, а наружная часть установлена в опорных подшипниках,при этом торец втулки выполнен в виде конического концентратора.1 О ЗО 40 изобретение относится к устройствам для механической обработки металлов, преимущественно труднообрабатываемых, при воздействии ультразвуковых колебаний и может быть использовано в различных областях машиностроения.Целью изобретения является улучшение качества обработки за счетповышения жесткости инструмента.Поставленная цель достигаетсятем, что в инструмент для ротационной обработки введена втулка, вовнутренней полости которой на цилиндрическом хвостовике размещены пьезо 1элементы, а наружная часть втулкиустановлена в опорных подшипниках,при этом торец втулки выполнен ввиде конического концентратора.На чертеже изображена рабочаячасть ультразвукового инструментадля ротационной обработки, разрез,Инструмент содержит чашечный нож1 с установленным внутри него на опо.ре 2 деФормирующим шаром 3. шашечныйнож 1 и шар 3 посредством специальной резьбовой державки 4 крепятсяк торцу втулки 5, который в видеконического концентратора (отверстияпод ключ в державке 4 не показаны).Во втулке 5 имеется внутренняяполость 6, в которой на цилиндрическом хвостовике 7 размещены пьезоэлементы 8, Пьезоэлементов нечетноечисло, в данном случае семь, Дисковые пьезокерамические кольца разделены по металлизированным торцамтонкими прокладками 9 из мягкой(отожженноймеди, которые служат дляобразования электрической связимежду однополюсными торцами колец,Связь осуществляется с помощью многожильных медных изолированных проводников 10.Акустическая связь дисковых колец 45между собой и втулкой 5 обеспечивается затяжкой с помощью круглых гаек11 через текстолитовое кольцо 12 сжесткой латунной шайбой 13, котораяслужит также токопроводяшим элементом для подачи напряжения на пакетпьезоэлементов через токосъемники 14,соединенные с ультразвуковым генератором (не показан),Для предохранения электрических уконтактов от попадания металлическойстружки и смивающе-охлаждающей жидкости токосъемники следует закрывать специальным кожухом (крышкой с уплотнением (не показаны).Вторым электродом служит корпус 15 инструмента, который для обеспече - ния электробезопасности при работе инструмента необходимо заземлять.Втулка 5 после сборки пакета пьезоэлементов 8 устанавливается в корпусе 15 наопорных подшипниках 16,причем зазоры в них и затяжка последних регулируется с помощью круглых гаек 17,Перед работой ультразвуковой инструмент, смонтированный в поворотном корпусе 15 с помощью цилиндричес. кого хвостовика 18 с лимбом, устанавливается в инструментодержателе 19,который кренится в резцедержателетокарного станка (не показан), Приэтом положение настроенного на обработку чашечного ножа 1 относительнообрабатываемой детали (не показана)Фиксируется болтами 20, а положение деформирующего шара 3 - винтом 21.Перед началом обработки детали на пьезоэлементы подается высокочастотное напряжение, частота которо" го зависит от их геометрии. Амплитуда ультразвуковых колебаний пакетамаксимальна при совпадении частотыподаваемого напряжения и собственнойрезонансной частоты системы - пакетпьезоэлементов и режущая часть инструмента,Рабочие элементы инструмента (резец и шар) в этом случае одновременно воздействуют на поверхностныйслой детали ультразвуковыми колебаниями, при этом интенсивность (производительность) процесса обработкивозрастает, а качество обрабатываемойповерхности улучшается,Отличительной особенностью конструкции и компановки ультразвукового инструмента является то, что установка пьезоэлементов во внутренней полости вращающейся втулки наее цилиндрическом хвостовике позволяет максимально приблизить пакетпьезоэлементов к рабочему торцуконического концентратора втулки,что делает устроиство компактным. Это позволяет уменьшить вылет рабочей части инструмента из опорных подшипников и увеличить жесткость конструкции инструмента, а значит и уменьшить ее вибрации, возникакпциепри обработке, что существенно сказ 1 зывается на повышении качества обработки. Расстояние между торцом пакета пьезоэлементов, обращенного к рабочей части инструмента, и режущей кромкой чашечного ножа и рабочей частью деформирующего шара должно составлять (или быть кратным) четверть длины волны ультразвуковых колебаний в системе втулка-чашечный резец (шар), чтобы обеспечить эф- фективные ультразвуковые колебания на режущей кромке чашечного ножа.Выполнение инструментодержателя 19 и установка в нем поворотного корпуса 15 позволяет использовать конструкцию не только для точения и накатывания наружной поверхности, нои для растачивания с одновремен 168347 4ным обкатыванием, а также производить обработку плоских поверхностейфрезерованием или строганием с накатыванием при использовании соответствующих данным способам обработкиметаллорежущих станков.Ультразвуковой инструмент для ротационной обработки благодаря наличию в нем пьезокерамического преоб О разователя может использова.ься вкачестве инструмента с датчикомдинамических характеристик процессакомбинированной ротационной обработки,например параметров вибраций, имеющих ц место при неравномерности режимов обработки. Это можно осуществить прииспользовании соответствующей измерительнои аппаратуры.