Способ ультразвуковой безабразивной обработки

(504 В 24 В 1 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВ Л . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 207073кл. В 06 В 1/00, 1966.(54)(57) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ, при котором рабочую поверхность инструмента прижимают к обрабатываемой поверхности и сообщают им перемещение относительно друг друга, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, инструменту сообщают изгибные колебания и располагают его под угломв направлении обработки поверхности, а угол задают в диапазоне0( ф(с,где о(- амплитуда изгибных колебаний торца инструмента (в угловых единицах).Изобретение относится к способамультразвуковой беэабразивной обработки, а именно к получению поверхностей с минимальной величиной шероховатости и эацанным профилем микрорельефа поверхностного слоя и можетбыть применено в различных отрасляхмашиностроения, приборостроения истанкостроения.Известен способ ультразвуковой. безабразивной полировки поверхностей,по которому полирующая поверхностьприжимается к поверхности обрабатываемого материала с удельным давлением ка уровне предела текучести обрабатываемого материала, Продольноесмещение (проскальзывание) полирующей поверхности относительно обрабатываемой ке производится 113.Известный способ не обеспечиваетолуч заданного профиля микрорельеФа поверхностного слоя с малойвеличиной аероховатости ввиду отсутствия откосктельного смещения междуобрабатываемой и обрабатывающей поверхкостямк. Кроме того, ок позволяет обрабатывать ограниченные площади поверхности при заданной мощностк источника ультразвуковых колебаЯкйеЦель изобретения. - повьзнение производительности труда за счет механизации процесса и повьвения качества обрабатьваемой поверхностиуказанная цель достигается тем,что процесс обработки поверхностейпроизводится при относительном скольжении обрабатывахщей поверхности рабочего инструмента акустической системы к обрабатываемого материала,приэтом рабочему инструменту сообщаюткэгибкые колебания и располагают егопод угломв направлении обработкиповерхкости, а угол задают в диапазонеОкгде 3. - амплитуда иэгибных колебанийторца инструмента (в угловых единицах). На фиг. 1 изображена схема ультразвуковой беэабразивной обработки; ка фиг. 2 - схема иэгибных колебаний поперечного волновода; на фиг. 3 - схема ультразвуковой безабраэивной обработки при угле наклона оси изгибных колебаний, равному;. на фиг. 4 формы контактной части рабочего инструмента; на фиг. 5 - микрорельеф 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 поверхностного слоя материала до и после ультразвуковой обработки при угле наклона рабочего инструментаиООРабочий инструмент 1 размещен на торце ультразвукового волновода 2, соединенного с концентратором 3 магнитострикцнонного преобразователя 4, Обрабатывающая поверхность 5 рабочего инструмента 1 прижимается к обрабатываемой поверхности 6 с удельным давлением Р, Поверхности скользят друг относительно друга, причем обработка может вестись как при скольжении обрабатываемой поверхности относительно поверхности рабочего инструмента, так и при скольжении рабочего инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки (фиг. ). Пад действием возмущающей силы (продольных колебаний) поперечньй волковод 2 упруго деформируется, т.е. смещается относительно вертикальной оси Х-Х, а обрабатывающая поверхность 5 рабочего инструмента получает наклон относительно плоскости обрабатываемой детали. Характер распределения амплитуд колебаний волновода 2 показан кривой 7. Так как возмущающая сила концентратора 3 носит косикусоидальный характер, то контактная площадка рабочего инструментаотклоняется (колеблется) от" носительно плоскости узла колебаний (4, ), и, соответственно, вертикальной оси колебаний Х-Х на величину амплитудных колебаний "оЕ в угловых единицах (радианах, градусах, фиг.2). Нри этом точка А смещается в положе 1(ние А при ходе инструмента влево, а1точка В в положение В при ходе инструмента вправо. Для реализации способа вертикальную ось иэгибных колебаний рабочего инструмента располагают под углом - ф в направлении обработки материала (фиг. 3). В зависимости от заданного профиля микрорельефа поверхностного слоя заготовки угла 6 задают в диапазоне О- ( ф(Д,. Усилие прижима может быть приложено как к рабочему инструменту 1 (фиг. 1 а), так и к обрабатываемой поверхности 6 заготовки (фиг. 1 о),Диапазон удельных давлений прижима зависит от пластичности обрабатываемого материала. Опытами установ 1278182лено, что минимальная величина удельного давления прижима для весьмапластичного материала (например,отожженная медь, алюминий) равна 0,01предела текучести (С ) обрабатываетмого материала, При величине удельного давления менее 0,010, заметного снижения величины шероховатостине наблюдается, При величине удельного давления, превышающей предел те кучести обрабатываемого материала,наблюдается усиленная адгеэия и схватывание между обрабатываемой 6 и обрабатывающей 5 поверхностями,В целях исключения срезания микронеровностей на поверхности обрабатываемой детали, поверхность рабочего инструмента 1 имеет форму, изображенную на фиг. 4.В зависимости от требуемого типа фобработанной поверхности контактирующая часть рабочего инструмента может иметь сферическую форму с радиусом сферы, равным К (фиг. 4 а), либо сферическую форму радиуса К сплоской площадкой 8 (фиг, 4 В).Если заданная поверхность деталидолжна иметь минимальную шероховатость со сферическим профилем микрорельефа, то контактную часть рабочего инструмента выполняют в виде сферы с радиусом равным К (фиг. 4 й).Поверхности "зеркального" типа с мини -мальной величиной шероховатости получают при использовании рабочего ин струмента, у которого контактнаячасть имеет сферическую форму с плоской контактной площадкой (фиг. 4 о).Диапазон углов наклона рабочегоинструмента определен с учетом качества и требуемого профиля микрорельефа поверхностного слоя. Так приугле наклона рабочего инструмента равЫном ф = 100 , исходная поверхность45,детали, имевшая хаотичный профильмикрорельефа поверхностного слоя(фиг. 5 а), после ультразвуковой обработки имеет минимальную шероховатость с характерным сферическим профилем следа обрабатывающей поверхности рабочего инструмента (фиг. 58), равной величине амплитуды угла иэгибных колебаний и шагу подачи Я рабочего инструмента. При угле наклона рабочего инструмента равном= - в направлении обработки материа 2ла исходная поверхность детали после ультразвуковой обработки имеет минимальную шероховатость "зеркального" типа, беэ видимых следов подачи рабочего инструмента (фиг. 5 о). При угле наклона рабочего инструмента о 1. 8- обработанная поверхность имеет2также сферический профиль следа рабочего инструмента, равного величине амплитуды угла иэгибных колебаний и шагу подачи рабочего инструмента.В целях расширения технологических воэможностей предлагаемого способа контактная поверхность 5 рабочего инструмента 1 выполняется из материала, твердость которого всегда больше твердости обрабатываемого материала, а величина шероховатости поверхности рабочего инструмента равна или меньше величины шероховатости, требуемой после ультразвуковой обработки,В процессе определения оптимальных углов наклона оси симметрии иэгибных колебаний была проведена ультразвуковая безабразивная обработка различных металлов. Результаты экспериментальных работ сведены в таблицу. Обработка по предлагаемому способу обеспечивает механизацию процесса получения поверхностей с малой величиной шероховатости и заданным профилем микрорельефа поверхностного слоя, в ряде случаев исключение операций шлифования и хонингования; повьппается также класс, точность изготовленных деталей за счет исключения перестановок заготовок с одного станка на другой.Величин ели корост Об а ере о пер хов тос н к че о й ег об НЬВ о м инст мент град осиьно осл вой об т О, 32 Сферический профил (фиг.58) ОООО 1 таль 4 о,оо,э 19 Сфериче хаа форма сплоской ходные вечинивероватособр 1278182 брабатыввемо оверх" ости,Ч мой повер нос В,мм Сферическийпрофиль кального типаСферическийпро- филь/14 Тираж 740ВНИИПИ Государственногоно делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раушс Производственно-полиграфическое Подпикомитета СССи открытийкая наб., д. иятие, г. Ужгород, ул. Проектна