Способ ультразвуковой обработки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ546390 Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 27.03,74 (21) 2015421/О с присоединением заявкиосударственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийн открытий) Приоритетубликовано 15.02,77. Бюллетен 21,9,048,6088,8) 3) ата опубликования описания 17.03.7(72) Авторы изобретения В, К. Асташев бицкий и М, Е. Гер 71) Заявит осударственный научно-исследовательский институт машиноведения СОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТК 54) 1сится к области электро- обработки, в частности к езанию твердых, хрупких центратора на холостом хо резонансная частота вибрат Предлагаемый способ обра том, что повышение резонанс стического узла, обусловлен рабатываемого изделия, полн руется соответствующим по ненной к концентратору мас Пусть концентратор, несущ це инструмент массы т, друг связан с электроакустичес Инструмент взаимодействуе мой деталью. Суммарная сила Р, дейст на концентратор со сторонь детали, равна сумме упруго сил, т. е.ботки, работу станка занно- впбраистему настрама ам- лостом вующая при этом инструмента и й и инерционныхР = К(а)х+ т где /а) - эквивалентная упругость, создаваемая изделием при колебаниях инструмента с амплитудой а; х; х - перемещение и ускорение инструмента соответственно.Величина эквивалентной упругости определяется известным выразкеекК(а) = 2 Ра - . (2) С учетом уравнения (2), а также того, что ин. струмент колеблется по гармоническому заксии Изобретение отнофизических методовультразвуковому рматериалов.Известен способ ультразвуковой обрпри котором учитывают влияние наакустического узла ультразвуковогоприсоединенной массы инструмента, свго с концентратором, возоуждаемым оттора (11.В известном способе акустическуювибратор - концентратор - инструментивают на резонанс, добиваясь максимуплитуды колебаний инструмента на хоходу. Однако при этом способе ультразвуковой обработки взаимодействие инструмента с изделием в процессе резания приводит к расстройке акустического узла и уменьшению амплитуды колебаний инструмента. Поддержание необходимой рабочей амплитуды требует увеличения мощности вибратора.Для достижения компенсации рассогласования акустического узла при увеличении усилия подачи, концентратор предварительно настраивают на резонансную частоту вибратора на холостом ходу, а массу присоединяемого к концентратору инструмента определяют из ус ловия т=2 Ра-о в , где Р - номинальное ус лие подачи; а - резонансная амплитуда ко ду; о - круговая ора,ботки основан на ной частоты акуное реакцией обостью компенсидбором присоедисы инструмента.ий на одном коним своим концом ким вибратором. т с обрабатываену Х=асовсо 1 выражение для силы Р можно представить в видеР = (2 Ра-" - и о)х. (3) Приравнивая выражение (3) нулю, находим условие, при котором на концентратор не оказывает влияния присоединенный инструмент, Это имеет место в случаях, когда масса инструмента равна; т = 2 Ра-а-,(4) Таким образом, при выполнении равенства (4) колебания концентратора под нагрузкой происходят точно также, как и на холостом ходу, т. е, происходит полная взаимная компенсация рассогласования, вызываемого присоединением к концентратору инструмента и влиянием обрабатываемой детали.При реализации способа вывод системы на рабочий режим следует осуществлять, увеличивая усилие подачи при поджиме инструмента к изделию до получения максимальной амплитуды. При этом резонансная настройка реализуется именно в рабочем режиме, Данный способ ультразвуковой обработки допускает использование концентратора любого типа.Сравнительная оценка известного и предлагаемого способов ультразвуковой обработки дается с помощью графиков,На фиг. 1 приведены амплитудно-частотные характеристики колебательной системы, выполненной в соответствии с известным способом обработки. Здесь параметры концентратора и инструмента подобраны так, чтобы получить максимум амплитуды в режиме холостого хода (кривая 1). В рабочем режиме при действии усилия подачи резонансная частота смещается в область более высоких частот (кривая 2), что приводит к уменьшению амплитуды колебаний инструмента на рабочей частоте о. Большие усилия подачи вызывают нелинейные искажения резонансной кривой (кривая 3). При этом на частоте 1 о вообще не происходит отрыва инструмента от изделия.На фиг. 2 показаны график изменения амплитуды в зависимости от усилия подачи.В предлагаемом способе ультразвуковой обработки собственная частота концентратора выбирается равной рабочей частоте о. Присоединение к такому концентратору инструмента смещает резонансную частоту системы в область более низких частот на величину Л (кривая 1 на фиг. 3). При этом на холостом ходу амплитуда колебаний малаи соответству ет точке а (на кривой 1). По мере увеличенияусилия подачи резонансная частота системы смещается в направлении рабочей частоты 1 о, а амплитуда колебаний инструмента возрастает от значения, соответствующего точке а, до 10 значения в и с на резонансных кривых 2 и 3.На фиг. 4 показана зависимость амплитуды колебаний инструмента от усилия подачи для системы, выполненной по предлагаемому способу. В этом случае с увеличением усилия 15 подачи амплитуда возрастает, достигая максимума при значении:Р = 2-фт 1 оа (5)где 1 о - рабочая частота; ао - амплитуда со гласованного на холостом ходу концентратора.Использование изобретения позволит реализовать резонансную настройку волноводной системы в рабочем режиме, что обеспечит достижение необходимых амплитуд инструмента 25 без увеличения потребляемой мощности вибратор а. Формула изобретенияЗО Способ ультразвуковой обработки, при котором учитывают влияние на работу акустического узла ультразвукового станка присоединенной массы инструмента, связанного сконцентратором, возбуждаемым от вибратора,З 5 отличающийся тем, что, с целью компенсации рассогласования акустического узла приувеличении усилия подачи, концентратор предварительно настраивают на резонансную частоту вибратора на холостом ходу, а массу40 присоединяемого к концентратору инструмента определяют из условия т=2 Ра в ог, гдеР - номинальное усилие подачи; а - резонансная амплитуда концентратора на холостом ходу; о - круговая резонансная частота45 вибратора.Источник информации, принятый во внимание при проведении экспертизы:1. Л. Д. Розенберг и др, Монография Ультразвуковое резание, АН СССР, М 1962,50 стр. 206,