Инструмент для ультразвуковой обработки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 230479 (21)2756975/18-08 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621,9. .048.6(088.8) Дата опубликования описания 23.10.80(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ 2Ф Изобретение относится к ультразву- ковой обработке и может найти применение, например, при доводке вязких материалов типа бронзы и высокоточной обработке хрупких материалов.. Известно ультразвуковое сверло, для обработки твердых и хрупких материалов, импрегнированное алмазным или 1 О абразивным порошком, при этом алмазоносный слой на металлической связке выполнен методом пресс-порошковой металлургии или гальваническим методом 1.Недостатком инструмента яветяется наличие между алмазными зернами мостиков связки, что при ультразвуковой доводке вязких материалов ведет к задирам, наволакиванию обрабатываемого материала на инструмент и царапанию поверхности, низкой точности и чистоте обрабатываемой поверхности. Наблюдается снижение амплитуды смещений инструмента ввиду наличия в алмазоносном слое частиц с различными физико-механическими свойствами, уменьшение предела выносливости инструмента эа счет низкого предела выносливости алмаэоносного слоя по сравнению. с пределом выносливости стальной оправки.Кроме того точность и чистота обрабатываемой поверхности, снижаются за счет большой величины выступающих иэ связки частей алмазного зерна, равной приблизительно 1/3 его размера, и остроконечных граней, увеличивающих высоту микронеровностей и снижающих точность обработки, как хрупких, так и вязких материалов, а также ведущих к царапанию и наволакиванию на инструмент вязких обрабатываемых материалов.Известен также инструмент для ультразвуковой обработки выполненный в виде абразивонесущего наконечника, установленного на концентраторе. Для повышения производительности наконечник изготавливается двухслойным, причем внутренний слой абразива имеет более крупную зернистость, чем внешний ) 21Этот инструмент также имеет мостики связки между алмазными зернами,низкий предел выносливости связки, недостаточную прочность сцепления связки с оправкой, низкий предел выносливости оправки ввиду уменьшения еедйаметра при нанесении алмазоносногослоя, большую величину остроконечныхвыступающих вершин алмазных зерен.При обработке инструментом малогодиаметра 0,3-4 мм, укаэанные недостат"ки приводят к поломкам, низкой чистоте обрабатываемой поверхности, наличию рисок, эадиров, нанолакинаниюобрабатываемого материала на инструментеЦель изобретения- повышение производительности и качества обработки, снижение износа инструмента,увеличение пределавыносливости эасчет увеличения подачи, ликвидациинадиров, наволакинания и царапаниявязких материалов, повышения качества обрабатывающей поверхности инструмента.Это достигается тем, что н инстру-"менте для ультразвуковой обработки,содержащем конусную резьбоную оправ- Яку, волновод резонансной длины и абраэивонесущий наконечник, абраэинонесущий слой выполнен н ниде плавной переходной трехйазной структурь 1:металло-углеродной, металло-углеродно-алмазной и сплошной алмазоподобнойс радиусными выступающими вершинаьи,имеющей поликристаллическую структуру легированную ионами металла.Радиусные вершины изменяют характер съема материала эа счет уменьшения"величины выступающих граней и их радиусной формы, отсутствия мостиковсвязки, а также совмещения процессавиброударного съема обрабатываемогоматериала резанием и его пластической Здеформацией и выглаживанием,На чертеже,.представлена схема ин"струмента,Инструмент для ультразвуковой обработки состоит иэ вращающегося пе Ореходного концентратора 1, конуснойрезьбовой опранки с волноводом 2 резонансной длины и алмазно-абразивного наконечника с трехслойной структурой, включающей металло-углеродныйслой 3, металло-углеродно-алмазныйслой 4 и алмаэоподобный слой 5 с ра"диусными выступающими вершинами.Алмаэоподобный слой имеет поликристаллическую структуру, легированнуюионами металла, Покрытие наноситсяметодом ионно"плазменной реплантацииэа счет ионов углерода, превращающихповерхностный слой стальной оправки нпромежуточный металло-углеродный,переходящий н металло-углеродноалмазный (толщина 500-1000 ангстрем),а затем н поликристаллическую алмазоподобную сплошную поверхность, легированную ионами, например железа толщиной 3-4 мкм с радиусными вершинами, щвеличина и форма которых регулируется бомбардировкой ионами инертногогаза. Сечение инструмента характери"зуется плавной переходной структуройот металла оправки к алмазоподобному. у 5 слою с незначительными изменениямиакустического сопротивления.Работает устройство следующим образом.Инструмент 2 получает вращательное и колебательное движение от переходного концентратора 1. Ульраэвуконые колебания распространяются подлине ультразвукового резонансноговолновода и по переходному металлоуглеродному, металло-углеродно-алмазному и поликристаллическому алмазоподобному слою (3-5), не изменяя величины, направления и мощности колебательного движения за счет малой величины переходных слоев и незначитель"ного изменения их акустического сопротивления,Колеблющаяся поликристаллическаяалмаэоподобная поверхность с выступающими радиусными вершинами контактирует с обрабатываемым материалом 6,например вязким типа бронзы, обеспечивая его перемещение за счет пластической деформации в направлении подачи.При этом наволакинания, задиров ицарапин на обрабатываемой поверхности не происходит, что обеспечивается радиусными вершинами зерен, отсутствием мостиков связки, малыми величинами, выступающих радиусных вершинполикристаллон. Повышается производительность обработки за счет увеличения подачи инструмента нниду увеличения его прочности и предела выносливости, точность - эа счет малых величин выступающих вершин и чистотаобрабатываемой понерхности н резуль"тате ноэдейстния на материал радиусной форьпа алмазоподобного слоя, а также совмещения отрыва частиц материала с пластической деформацией,При донодке пазов в вязких материалах типа медь-бронза получена точность порядка 2 класса и чистота по"нерхности порядка ь 8 - ь 9. Прочностьповерхности инструмента и чистота обработанной поверхности по сравнениюс обработкой алмазным инструментЪмна металлической связке повысилась н2 раза.Формула изобретенияИнструмент для ультразвуковой обработки, содержащий конусную резьбовую оправку, волновод резонансной длины и абразивонесущий наконечник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки эа счет снижения износа.инструмента и увеличения предела выносливости, абразивонесущий слой выполнен в виде трехфаэной структуры: металло-углеродистой, металло-углерод- но"алмазной и сплошной алмазоподобной с радиусными выступающими нерщи772611 Составитель В.ДрРедактор Т.Киселева Техред М,Петко алова Коррек арош дписное Эаказ П "Патент", г. У од, ул. Прое ил нами, имеющей поликристаллическую структуру, легированную ионами металла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 3/6 Тираж 565 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 113035, Москва, Е, Ра 1. Патент Великобритании 9 987801,кл. В 3 О, опублик. 1963. 2. Авторское свидетельство СССРР 407592, кл. В 06 В 3/00, 1973,митета СССРоткрытийсная наб., д. 4/5