Устройство для ультразвуковой обработки материалов

(51)5 В 06 В 3/00 зание в, М.,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗС)БР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Самарский политехнический институт им. В.В. Куйбышева(56) 1. Марков А,И, Ультразвуковое ре труднообрабатываемых материало 1968, с.56 - 58,2. Авторское свидетельство СССР М 1326341, кл, В 06 В 3/00, 1984.3. Авторское свидетельство СССР )ч. 1184617, кл. В 23 В 37/00, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЪТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: для сверления и нарезания резьбы, Сущность изобретения: устройство содержит частотопонижающую накладку, стержневой концентратор с цилиндрическим углублением, выполненным Изобретение относится к устройствам для обработки материалов с наложением ультразвуковых колебаний на инструмент, в частности для сверления, развертывания и нарезания резьбы в труднообрабатываемых материалах.Известны различные конструкции ультразвуковых устройств для сообщения обрабатывающему инструменту ультразвуковых колебаний заданной частоты и амплитуды, которые являются основными параметрами процесса ультразвуковой обработки. При этом стремятся обеспечить минимальные потери энергии, путем получения хорошего акустического контакта соединяемых деталей, которые передают ультразвуковые колебания инструменту. С этой целью был со стороны его торца меньшего диаметра, пьезокерамический элемент с электродами, расположеннь 1 й между частотопонижающей накладкой и торцом концентратора. большего диаметра, прижимную гайку, навинченную на концентратор со стороны его торца меньшего диаметра, рабочий инструмент, один конец которого закреплен в цилиндрическом углублении концентратора через цангу, торец максимального диаметра которой контактирует с дном цилиндрического углубления концентратора. Между стенками этого углубления установлена нажимная втулка, один из торцов которой опирается на поверхность прижимной гайки, а форма боковых поверхностей повторяет форму контактирующих с ними поверхностей цилиндрического углубления концентратора и цанги соответственно, 1 ил. разработан широкии спектр различных способов и устройств для крепления инструмента к концентратору (1), Наиболее Ы совершенным, с точки зрения минимальных ОЗ потерь энергии, является неразьемный вид ( соединений(сварка и др.). Однако, эти мето- (",) ды не получили широкого применения, т.к. инструмент бь 1 стро изнашивается и требуется его замена, как правило вместе с кон- ф центратором. Наиболее широкое распространение получили разъемные способы крепления инструмента, в частности, резьбовое крепление инструмента и концентратора (2). Установлено, что крепление инструмента посредством резьбы с мелким шагом обеспечивает хороший акустический контакт между концентратором и инстру 177350010 15 20 30 40 45 50 55 ментом, Однако, недостатком таких конструкций является изготовление и применение специального инструмента,Известно также устройство для ультразвуковой обработки материалов (3), принятое за прототип, в котором инструменткрепится с помощью цанги и накидной гайки. Данное устройство обладает следующими важными преимуществами:- возможность использования стандартного осевого инструмента (сверл, метчикови др.),- позволяет осуществлять быструю смену инструмента (что особенно проявляетсяпри нарезании резьбы комплектом метчикдв),- благодаря использованию наборацанг с различными отверстиями под соответствующий типоразмер инструмента возможно осуществление обработки дляширокой номенклатуры обрабатываемыхдеталей (отверстий), например, нарезаниерезьб МЗ-М 12, Однако, серьезным недостатком данной конструкции является то,что конусная поверхность в концентратореи цанге рассеивает (отражает) энергию, т,к,является "концентратором" с обратной конусностью, т.е, вершина конуса или меньший диаметр обращены в сторонупьезокерамического элемента, а для концентрирования энергии ультразвуковых колебаний применяют различныеконцентраторы, но меньший диаметр всегда расположен в сторону режущей частиинструмента, в котором стремятся сконцентрировать энергию, т.е. получить максимальную амплитуду колебаний. Вследствиеотражения волн от конусной поверхностицанги, происходит ее рассеивание, возникновение пучностей и, как следствие, сильный нагрев этой части концентратора игайки, т,е. имеется значительная потеряэнергии ультразвуковых колебаний.Целью изобретения является повышение КПД устройства за счет уменьшения. потерь энергии ультразвуковых колебаний.Укаэанная цель достигается тем, что вустройстве дпя ультразвуковой обработкиматериалов содержащем частотопонижающую накладку, стрежневой концентратор сцилиндрическим углублением, выполненным со стороны его торца меньшегодиаметра, пьезокерамический элемент сэлектродами, расположенный между частотопонижающей накладной и торцом концентратора большего диаметра,прижимную гайку, навинченную на концентратор со стороны его торца меньшего диаметра, рабочий инструмент, одйн конецкоторого закреплен в цилиндрическом углублении концентратора через цангу. торец цанги максимального диаметра контактирует с дном цилиндрического углубления концентратора, между стенками цилиндрического углубления концентратора и наружными боковыми стенками цанги установлена введенная нажимная втулка,один из торцов которой опирается на поверхность прижимной гайки, а форма боковых поверхностей повторяет форму контактирующих с ними поверхностей цилиндрического углубления концентратора и цанги соответственно.На чертеже представлено устройство для ультразвуковой обработки материалов.Устройство содержит пьезокерамический элемент 1,связанный с частотопонижающей накладкой 2 и концентратором 3, На концентратор 3 со стороны торца меньшегодиаметра, имеющего цилиндрическое углубление, навинчена прижимная гайка 4связанная с нажимной втулкой 5. В свою очередь нажимная втулка 5 взаимодействует с цангой 6, в которой закрепляется рабочий инструмент 7, Цанга 6 торцом большего диаметра 8 контактирует с дном цилиндрического углубления концентратора. Нажимная втулка 5 одним торцом опирается на поверхность прижимной гайки 4, а форма боковых поверхностей повторяет форму контактирующих с ней поверхностей цилиндрического углубления концентратора 3 ицанги 6, Зажим инструмента 7 осуществляется путем завинчивания прижимной гайки 4, вследствие чего нажимная втулка 5 воздействует на конусную поверхность цанги 6. Работа устройства осуществляется следующим образомВ концентраторе 3 пьезокерамическийэлемент 1 возбуждает продольные колебания ультразвуковой частоты. При распространении волн происходитотражение их от конусной поверхности цанги. обращенной своей вершиной к режущей части инструмента, что приводит к концентрации энергии в инструменте 7,Формула изобретенияУстройство для ультразвуковой обработки материалов, содержащее частотопонижающую накладку, стержневой концентратор с цилиндрическим углублением, выполненным со стороны его торца меньшего диаметра, пьезокерамический элемент с электродами, расположенный между частотопонижающей накладкой. и торцом концентратора большего диаметра, прижимную гайку, навинченную на концентратор со стороны его торца меньшего диа1773500 Составитель В.ГоловкинТехред М,Моргентал дактор С.Кулакова ректор А,Моты Заказ 3886 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 метра, рабочий инструмент, один конец которого закреплен в цилиндрическом углублении концентратора через цангу, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД за счет уменьшения потерь энергии ультразвуковых колебаний, торец цанги максимального диаметра контактирует с дном цилиндрического углубления концентратора, между стенками цилиндрического углубления концентратора и наружными боковыми стенками цанги установлена введенная нажимная втулка, один из торцов которой опирается на поверхность и рижим ной гайки, а форма боковых поверхностейповторяет форму контактирующих с ними поверхностей цилиндрического углубления концентратора и цанги соответственно.