Ультразвуковая колебательная система

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯП АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СаеетскикСоциалистическихРеспублик оц 986752(22) Заявлено 30. 04. 81 (21) 3281308/25-08 РМ К 3 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет В 24 В 37/006В 24 В 1/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 070183, бюллетень М 1 Дата опублюковання описания 07,0183 В.Г.Бегун, Ю.И.Удалов и А.Н.Зацепилий"(54) УЛЬТРАЗВУКОВАЯ КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к области механической обработки материалов и предназначено преимущественно для использования в ультроэвуковых установках для механической обработки отвер" стий на металлорежущихстанках.Известны ультразвуковые магнитострикционные преобразователи, используемые в ультразвуковых технологических установках, содержащие последовательйо акустически связанные вибратор, концентратор ультразвуковых колебаний и рабочий инструмент, который крепит" ся к концентратору либо с помощью пайки, либо с помощью резьбового соединения (1 .Известен также ультразвуковой преобразователь, у которого акустический контакт обеспечивается легкоплавкой металлической пластиной. Преобразователь содержит вибратор, концентратор, рабочий инструмент и пат рон, выполненный в виде стакана с перфорированным дном, соединенный с рабочим концом концентратора через легкоплавкую мвталлическую пластину 21 .Эти ультразвуковые колебатвльйые системы не позволяют в качестве рабо", чих органов испольэовать стандартные рабочие инструменты типа метчиков, разверток, зенкеров,сверл и так далее без ихсущественной переделки при сохранении условий оперативной сменностирабочих инструментов.Целью изобретении является повышение надвжности элементов крепленияволноводной системы и точности обработки отверстий за счет более точнойбазировки рабочего инструмента.Цель достигается тем, что ультразвуковая колебательная система, со"держащая последовательно связанныепреобразователь (магнитострикционныйили пьезоэлектрический, концентратор (трансформатор колебательной скорости), рабочий, инструмент, акустически связанный с концентратором с 2 О помощью легкоплавкого пластичногоматериала (например, свинца), снабжена четвертьволновым патроном со смеяной втулкой, сопрягаемой с рабочиминструментом в его узловой плоскостии имеющей отверстие для рабочего инструмента, которое выполнено в соответствии с профилем поперечного сечения инструмента.На чертеже представлена предлагаемая ультроэвуковая колебательнаясистема для обработки отверстий.Колебательная система содержит преобразователь 1, например магнитострикционный, концентратор ультразвуковых колебаний 2, четвертьволновый развязывающий стакан 3, посадочное отверстие 4, для рабочего инструмента с пластичным материалом 5 (например, свинцом), четвертьволновый патрон 6, сменную втулку 7, рабочий инструмент 8, устанавливаемый в посадочное отверстие 4.10Передача ультразвуковых колебаний от концентратора 2 к рабочему инстру" менту 8, например сверлу, осуществля" ется путем посадки последнего в от" верстие 4 концентратора 2,заполненное 15 легкоплавким пластичным материалом 5, например свинцом.Акустический контакт рабочего инструмента 8 с концентратором 2 обеспечивается четвертьволновым патроном 6, имеющим сменную втул ку 7 с отверстием для рабочего инстру. мента 8, которое выполнено в соответ- ствии с профилем поперечного сечения рабочего инструмента. Прижимное осевое усилие на рабочий инструмент 8 25 создаетоя путем навинчивания четверть- волнового патрона б по резьбе, выполненной на четвертьволновом развязывающем стакане 3, который жестко крепится к фланцу концентратора 2, рас положенному в узле колебаний, При эа" тяжке патрона б обеспечивается деформация пластичного материала 5, плотная посадка хвостовика инструмента в отверстии 4 и надежный акустический контакт между инструментом и концентратором 2. Втулка 7 обеспечивает центровку рабочего инструмента.Использование четвертьволнового патрона со сменной втулкой, имеющей профилированное отверстие, выгодно отличает предлагаемую ультразвуковую колебательную систему от известных устройств, так как позволяет обеспечить быструю смену различных видов рабочих инструментов в зависимости от технологической необходимости. Наряду с этим она обеспечивает надежный акустический контакт между концентратором и рабочим инструментом независимо от конфигурации хвостови- ЭО ка, повышает надежность элементов крепления волноводной системы акустического узла.Наиболее широкое распространение в практике ультразвуковой леэвийиой обработки отверстий получило резьбовое крепление режущего инструмента к концентратору. Резьбы на хвостовике инструмента и на рабочем торце концентратора являются дополнительны" ми концентраторами напряжений, что снижает усталостную прочность этих элементов в плоскости реэьбового креп. ления (тем более, что зта плоскость находится вблизи пучности напряжения). 65 В связи с этим именно здесь возможноусталостное разрушение либо инструмента, либо концентратора даже приизготовлении их из материалов наиболее прочных к знакопеременным высокочастотным нагрузкам,В предлагаемой конструкции резьбына инструменте и концентраторе отсутствуют, а резьбовые крепления патрона к четвертьволновому стакану осуществляется на относительно большомдиаметре, Причем развязка инструмента с помощью четвертьволнового патрона выполнена акустически корректно,так как патрон сопрягается с четверть.волновым стаканом в месте его жесткого крепления в инструментальную оп"равку. Точность обработки отверстийувеличивается за счет более точнойбазировки рабочего инструмента в результате его дополнительной центровки патроном, а производительностьтруда - за счет сокращения подготовительного времени. Ультразвуковую колебательную систему наиболее эффективно использовать на многошпиндельных станках-автоматах, а также налюбых специализированных металлорежущих станках, которые оснажены высокочастотным приводом.При использовании предлагаемойконструкции ультразвуковой колебательной системы в процессе сверления глубоких отверстий на многошпиндельныхстанках автоматах при сверлении деталей типа ниппель (диаметр сверления10 мм,длина детали 130 мм) производительность станка возрастает в два раза.По ранее применяющейся технологииобработки данных деталей лимитирую"щей операцией по производительностибыл процесс сверления, выполнявшеесяза два перехода на глубину 70 мм, асверление на проход осуществлялосьна отдельном станке на пониженной подаче, так как поломки сверла в основном происходят при выходе его из детали.Оснащение станка акустическим узлом .позволило выполнять сверление детали в два перехода на всю ее длину на одном станке на увеличенной в1,5 раза скорости подачи. При этомполностью исключены поломки режущего инструмента при выходе его из детали, причиной которых являлось пакетирование стружки в стружкоотводящихканавках. Размерная стойкость инструмента возрасла в 1,5 раза. Полностьюисключен брак деталей из-за уводаинструмента от оси заготовки и егополомки при выходе иэ детали.ф В процессе эксплуатации предлагаемой ультразвуковой колебательной системы для обработки отверстий в условиях завода в течение года (при двухсменной загрузке) усталостных разру986752 формула изобретения Составитель В,ДрожаловаРедактор Н.Багирова Техред Т,Маточка . ректор Н.Король 5/23ВНИИПИ Госуло делам113035, Мос одписное ираж 793арственногозобретенийва, Ж, Р аз 10 комитета СССР открытий ушская наб д. 4 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 шений каких-либо элементов системыне наблюдалось. Ультразвуковая колебательная система для обработки отверстий, содержащая преобразователь, концентратор и рабочий инструмент; акустически связанный с концентратором с помощью 10 легкоплавкого пластичного материала, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности крепления волноводной системы и точности обработки отверстий путем более точной базировки рабочего инструмента, она снабжена четвертьволновым патроном со сменной втулкой, сопрягаемой с рабочим инструментом в его узловой плоскости н имеющей отверстие, выполненное по профилю поперечного сечения инструмента.источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР .9 250552, кл. В 06 В 1/00, 1967.2. Авторское свидетельство СССР 9 257173, кл. В 06 В 1/08, 1968 (прототип)