Устройство для обработки отверстий

(51) 4 53/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ йц а;: ОМУ ЛЬСТ К АВТ(21) 3988559/25-0 (22) 16.12.85 (46) 07.06.87. Бю (72) А.В. Петренк (53) 621.9.08(088 (56) Авторское св У 666000, кл. В 2 (54) УСТРОЙСТВО У 2 8)детельствоВ 47/00,ДЛЯ ОБРАБОТКИ 8ТВЕРиспользовано при прец ленни. Целью изобрете повышение надежности,ионном св я являетс снижение габа ие конструкци еспечения виб ритов и массы и упроще устрсйства за счет о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ СТИЙ(57) Изобретение относится к технлогии машиностроения и может быть рационно-винтового движения инструмента, В начале работы, например при сверлении отверстий, пьезоэлемент 8 совершает продольные колебания. Ультразвуковые колебания, достигая зоиы контакта гиперболоидного торсиона 3 с цилиндрическим хвостовиком 2 инструмента, приводят его в винтовое движение в направлении подачи к обрабатываемой детали. Вибрационное винтовое движение инструмента, например сверла, осуществляется благодаря направленным полоскам торсиона. Скорость сверления регулируется амплитудной или частотной модуляцией пи-.тающего напряжения. 4 ил, . с50 55 Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при прецизионном сверлении.Целью изобретения является повышение,надежности, снижение габаритов и массы и упрощение конструкции устройства за счет обеспечения вибрационно-винтового движения инструмента.На фиг. 1 изображено устройство для обработки отверстий; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 гиперболоидный торсион, общий впд; на фиг. 4 - схема обоснования выбораугла наклона упругих полосок гиперболоида к торцу втулки.Устройство для обработки отверстий содержит сверло 1 с цилиндрическим хвостовиком 2, охватываемым гиперболоидным торсионом 3, Торсион имеет два трубчатых основания 4 и 5 равного диаметра, соединенных наклонно расположенными упругими полосками. Технология его изготовления состоит. в штамповке радиальных пазов 6 с последующим поворотом оснований 4 и 5 вокруг оси трубы в ста,пеле,Гиперболоидный торсион 3 имеетнаибольшее сечение у оснований 4.и5, а наименьшее сечение горловинагиперболоида) находится в середине,Оси упругих полосок развернуты наопределенный угол так, что огибающая упругих полосок при вращениИ вокруг оси трубы образует гиперболоид.С увеличением диаметра трубы числополосок также увеличивают (в данномслучае число полосок равно 12). Диаметр горловины гиперболоидного торсиона 3 выполняется меньше диаметраохватываемого им цилиндрическогохвостовика 2 сверла 1,Торсион 3 после формообразованияфиксируется в стакане 7, причем основание 4 укреплено в стакане жестко, основание 5 - по ходовой посадке. Этим достигается анизотропия силтрения, необходимая для преобразования колебаний торсиона 3 в винтовоедвижение сверла 1. Привод сверла 1выполнен в виде кольцевого пьезоэлемента 8 из керамики с двумя электродами 9 и 10, соединенными с генератором электрических колебаний, Пьезоэлемент 8 укреплен на втулке в видегиперболоидного торсиона 3, выполня 10 15 20 25 30 35 40 45 ющего функцию волновода. Корпусомсверлильного устройства служит частотопонижающая накладка 11 из дюралюминия,Размеры элементов сверлильногоустройства и взаимное их расположение выбраны так, что оно представляет собой резонансную акустическуюсистему с пучностью ультразвуковыхколебаний в зоне горловины гиперболоидного торсиона 3.Устройство для обработки отверстий работает следующим образом.Для сверления отверстия на электроды 9 и 10 подают электрическоенапряжение высокой частоты, что приводит к продольным колебаниям пьезоэлемента 8. Ультразвуковые колебания, достигая зоны контакта гиперболоидного торсиона 3 с цилиндрическим хвостовиком 2, приводят сверло 1 в винтовое движение в направлении по часовой стрелке (при видесверху) и вниз, Производится сверление отверстия в детали (например,в печатной плате). При этом вибрационное винтовое движение сверла 1осуществляется благодаря направленным полоскам торсиона 3 вследствиеанизотропии сил трения между ними ицилиндрическим хвостовиком 2. Скорость сверления можно легко регулировать амплитудной или частотной модуляцией питающего напряжения,По окончании сверления отверстияподачу электрического напряженияна пьезоэлемент 8 прекращают и нажатием на сверло 1 снизу возвращаютего в исходное положение, Можно также для автоматической смены инструмента опять подать электрическое напряжение на пьезоэлемент 8, и сверло1, совершая вибрационное перемещение,выводится из гиперболоидного торсиона 3, освобождая место для другогоинструмента, например развертки,При обработке отверстий с помощью предлагаемого устройства достигается автоматическая защита режущего инструмента от перегрузок за счет его пробуксовки в гиперболоидном торсионе 3. Точность ограничения нагрузки при этом повышается благодаря малой инерционности системы (при заедании сверло и обрабатываемая деталь нагружаются только силой инерции сверла), Указанное приводит к повышению надеж1315268 4ловины гиперболоида начинают соприкасаться, Исходя из этого, оптимальная величина угла наклона упругихполосок (пазов) к торцу втулки сосотавляет 60-70Технические преимущества предлагаемого устройства для обработки. отверстий в сравнении с известнымсостоятв повышении надежности, снижении габаритов и массы и упрощенииконструкции. Последнее обусловленоустранением электродвигательногомеханизма вращения и осевой подачисверла, подшипников, направляющих изащитного приспособления от поломкиинструмента. Такое упрощение конструкции ведет к повышению надежности,что достигается также благодаря ограниченным нагрузкам на сверло и обрабатываемую деталь в осевом направлении, повышению точности ограничения нагрузки за счет максимальногоуменьшения инерционности выходногозвена, устранению излучаемых магнитных полей, эластичной подвеске сверла (облегчающей его самоустановкув кондукторе), снижению усилия сверления благодаря передаче части энергии ультразвуковых колебаний на ре 30 жущий инструмент; автоматическому.удалению инструмента с целью егозамены,0 и = -2 откуда= агсСд внение св размерам ол ом но ывает Ы торсиого хвосах М.ения трическим 5 илиндричери малых а аметром сверла вибрацио проявляе овика ффект ного перем незначитель сверлаввидумеждуном. П отропии сйрболоиднымнии угларсиона зат л трения торсиоо 30 фор рудняетсязоне горалои ани им и гип и увелич О мообразование к как упругие полоск ности сверлильного станка и качества обработки детали.Для обоснования выбора интервала угла наклона Ы, упругих полосок к оси гиперболоидного торсиона рассмотрим схему единичной упругой полоски (фиг. 4), где обозначены: а и Ь - проекции упругой полоски соответственно на горизонтальную и вертикальную плоскости, 0 - внутренний диа метр трубчатого основания торсиона, Й - диаметр цилиндрического хвостовика сверла, Ь - выпуклость упругой полоски к оси торсиона после его. формообразования, Г - прогиб одной 15 упругой полоски при введении в горловину цилиндрического хвостовика сверла.Размер а определяют из уравнения для выпуклости . 20 Устройство для обработки отверстий, содержащее корпус с установлен ным в нем приводом инструмента с цилиндрическим хвостовиком, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, снижения габа ритов и массы и упрощения конструкции, оно снабжено стаканом с установленной в нем втулкой с поясками в верхней и нижней частях, причем в средней части втулки выполнены пазыопод углом 60-70 к торцу втулки с образованием гиперболоида, при этом хвостовик инструмента установлен нутри гиперболоида, а привод выен в виде кольцевого пьезоэлемеа, жестко связанного с пояскомтулки.