BE1027610B1 - Dispositif et procédé de roulage par ultrasons - Google Patents
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Abstract
La présente divulgation propose un dispositif et un procédé de roulage par ultrasons, concernant le domaine de traitement métallique, le dispositif de roulage par ultrason comprend une pince rotative et un mécanisme de roulage, le mécanisme de roulage comprenant un mécanisme de support, un mécanisme d'entraînement et un actionneur, le mécanisme d'entraînement et l'actionneur étant tous installés sur le mécanisme de support, l'actionneur comprenant un cornet et une tête de roulage installée sur le cornet, l'extrémité de travail de la tête de roulage faisant saillie de la surface circonférentielle extérieure du cornet, le mécanisme d'entraînement entraînant l'extrémité de travail de la tête de roulage à vibrer par l’intermédiaire du cornet, et le mécanisme de support entraînant l'actionneur à se déplacer axialement de manière d’aller-retour le long de la pince rotative, qui modifie la relation de positionnement entre la tête de roulage et le cornet des dispositifs de roulage par ultrasons traditionnelle, de manière à réaliser un roulage par ultrasons de trou intérieur de la pièce dont la taille est supérieur à la taille radiale de la tête de roulage, détermine la pression statique initiale avec un dynamomètre, applique une pression statique initiale avec précision plus haute sur le trou intérieur de la pièce via la tête de roulage et réalise une surveillance sur la pression pendant le roulage.
Description
Dispositif et procédé de roulage par ultrasons
DOMAINE TECHNIQUE La présente divulgation concerne le domaine de traitement métallique, et en particulier un dispositif et un procédé de roulage par ultrasons.
CONTEXTE TECHNIQUE La description de cette section ne fournit que les techniques du contexte relatives à la présente divulgation et ne constitue pas nécessairement les techniques antérieures.
La technologie de roulage de surface est un moyen important pour améliorer la qualité du traitement de surface métallique et prolonger la durée de vie des pièces. Avec l'introduction de la technologie ultrasonique, la technologie de roulage par ultrasons présente des avantages significatifs par rapport à la technologie de roulage de surface métallique traditionnelle. En sélectionnant des paramètres raisonnables de roulage de surface par ultrasons, des pièces métalliques traitées présentent une finition de surface améliorée considérablement et certains matériaux métalliques présentent un effet miroir. Dans la structure de matériau métallique après le roulage par ultrasons, une couche de raffinement de grains peut se produire de manière croissante progressivement de la surface métallique à l'intérieur. Si les paramètres de roulage sont raisonnables, une couche nanocristalline ou sous-nanocristalline peut se produire sur la surface de certains métaux tout en générant une contrainte de compression résiduelle à l’intérieur des matériaux métalliques. L'existence de la couche nanocristalline ou sous-nanocristalline peut améliorer la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion des pièces métalliques, et l'existence de la contrainte de compression résiduelle peut améliorer la résistance à la fatigue des pièces ; le traitement par roulage par ultrasons est un procédé de traitement en combinant une force d'impact à haute fréquence générée par ultrasons et une pression statique appliquée au début du roulage.
L’inventeur a constaté que, pour les équipements de roulage par ultrasons existants,
les axes centraux du transducteur, du cornet et de la tête de roulage se trouvent sur une BE2021/5109 même ligne, ce qui permet de réaliser un traitement sur des surfaces circulaires extérieures, cependant pour rouler un trou intérieur d'une pièce, le diamètre de la pièce doit être supérieur à la longueur totale de l’équipement de roulage et la longueur de la pince de l’équipement, limitant ainsi la taille du trou intérieur de la pièce à rouler et rendant difficile pour le traitement de trou intérieur presque circulaire de petite ellipticité ; en outre, dans le roulage par ultrasons traditionnel, il existe généralement deux modes pour déterminer la valeur de la pression statique initiale, l’un consiste à connaître la relation correspondante entre la quantité de pénétration du matériau et la valeur de pression à l'avance et puis déterminer de manière indirecte le niveau de la pression statique à appliquer en fonction du déplacement des coordonnées de la machine-outil pendant le traitement réel, qui présente une déviation significative entre la pression statique appliquée et la pression statique idéale réelle due à une incohérence du diamètre de la tête de roulage et du diamètre de la tête utilisé dans le test réel et à une déformation de la tige de roulage pendant l’application de la pression statique ; l’autre consiste à ajouter un système hydraulique à la queue de la tige de roulage et à déterminer la valeur de la pression statique à appliquer en pressurisant le système hydraulique, ce qui augmente la complexité du dispositif de roulage et défavorise l'entretien et la maintenance de l'équipement de roulage, plus important encore, augmente la longueur axiale de l'équipement de roulage et ne peut pas réaliser donc le roulage de trou intérieur de petite taille.
DESCRIPTION DE L'INVENTION Pour améliorer les défauts dans l'art antérieur, la présente divulgation a pour but de fournir un dispositif et un procédé de roulage par ultrasons, modifiant la relation de positionnement entre la tête de roulage et le cornet des dispositifs de roulage par ultrasons traditionnelle, de manière à réaliser un roulage par ultrasons de trou intérieur de la pièce dont la taille est supérieur à la taille radiale de la tête de roulage, déterminant la pression statique initiale avec un dynamomètre, appliquant une pression statique initiale avec précision plus haute sur le trou intérieur de la pièce via la tête de roulage, réalisant une surveillance sur la pression pendant le roulage,
réalisant un roulage adaptatif sur le trou intérieur de petite ellipticité en combinant la BE2021/5109 déformation du cornet lors de l'application de la pression statique, élargissant la portée applicable du dispositif de roulage et économisant le coût de base.
Le premier objectif de la présente divulgation est de fournir un dispositif de roulage par ultrasons, qui adopte une solution technique suivante : qui comprend une pince rotative et un mécanisme de roulage, le mécanisme de roulage comprenant un mécanisme de support, un mécanisme d'entraînement et un actionneur, le mécanisme d'entraînement et l'actionneur étant tous installés sur le mécanisme de support, l'actionneur comprenant un cornet et une tête de roulage installée sur le cornet, l'extrémité de travail de la tête de roulage faisant saillie de la surface circonférentielle extérieure du cornet, le mécanisme d'entraînement entraînant l'extrémité de travail de la tête de roulage à vibrer par l’intermédiaire du cornet, et le mécanisme de support entraînant l'actionneur à se déplacer axialement de manière d’aller-retour le long de la pince rotative pour exécuter un roulage par ultrasons sur une pièce rotative sur le dispositif rotatif.
De préférence, la tête de roulage est disposée à l’extrémité du cornet éloignée du mécanisme d'entraînement.
De plus, l'axe de la tête de roulage et l'axe de la pince rotative sont coplanaires, et le cornet est utilisé pour pénétrer dans le trou intérieur de la pièce rotative pour effectuer un roulage par ultrasons sur la paroi du trou intérieur de la pièce.
De plus, le mécanisme de support comprend un siège et un dynamomètre, le siège coopérant avec la structure extérieure pour entraîner le mécanisme d'entraînement et l'actionneur à se déplacer, ajuster la position par rapport à la pince rotative permet de changer la pression statique appliquée radialement le long du trou intérieur par la tête de roulage sur la paroi du trou intérieur de la pièce, et le dynamomètre est utilisé pour mesurer la valeur de pression statique appliquée par la tête de roulage sur la pièce.
De plus, le mécanisme d'entraînement comprend un transducteur et le transducteur est pourvu à l’intérieur d’une première céramique piézoélectrique et une deuxième céramique piézoélectrique, la première céramique piézoélectrique entraînant le cornet à vibrer axialement par l’intermédiaire du transducteur sous l'action du champ électrique et la deuxième céramique piézoélectrique entraînant le cornet à vibrer hors BE2021/5109 l’axe par l'intermédiaire du transducteur sous l'action du champ électrique ; la première céramique piézoélectrique se déplace de manière d’aller-retour linaire selon la direction axiale, et la deuxième céramique piézoélectrique comprend deux groupes qui sont disposées de part et d'autre de l'axe du cornet et sont télescopiques alternativement, de sorte que le cornet puisse osciller de haut en bas, un mouvement d’aller-retour linaire et une oscillation de haut en bas bidimensionnels se superposent, de sorte que la tête de roulage par ultrasons produise une trajectoire de mouvement ovale.
De plus, le cornet est pourvu à l’extérieur de manière de gainage d’une bague de support.
De plus, l'axe de la tête de roulage et l'axe du cornet sont disposés en formant un angle, une extrémité de la tête de roulage est reliée au cornet et l'autre extrémité est utilisée comme extrémité de travail, la distance verticale entre l'extrémité de travail de la tête de roulage et l'axe du cornet étant supérieure au rayon du cornet, de sorte que le cornet ne puisse pas entrer en contact avec la pièce.
Le deuxième objectif de la présente divulgation est de fournir un procédé de roulage par ultrasons, qui comprend les étapes suivantes : fixer une pièce à rouler sur la pince rotative, et disposer le trou intérieur coaxialement avec la pince rotative ; ajuster la position du mécanisme de roulage pour mettre la tête de roulage en contact avec la paroi du trou intérieur et ajuster la pression statique appliquée par la tête de roulage sur la paroi du trou intérieur ; démarrer le mécanisme d'entraînement, de sorte que le mécanisme d'entraînement entraîne la tête de roulage pour exécuter un roulage par ultrasons sur la paroi du trou intérieur : le mécanisme de support entraîne l'actionneur à avancer axialement le long du trou intérieur pour élargir la plage de roulage par ultrasons et recouvrir progressivement la paroi du trou intérieure.
De plus, avant le roulage et après le prétraitement sur le trou intérieur de la pièce, la pièce reste à l'état de serrage d'origine pour un traitement de roulage suivant.
BE2021/5109 De plus, l'ajustement de la position du mécanisme de roulage comprend en particulier les étapes suivantes : calibrer d'abord l'axe du cornet jusqu’à parallèle à l'axe du trou intérieur ; puis ajuster parallèlement et radialement la position de l'actionneur le long 5 du trou intérieur ; jusqu'à ce que la tête de roulage touche juste la paroi du trou intérieur.
De plus, le mécanisme d'entraînement et le mécanisme de support entraînent simultanément la tête de roulage à travailler, de sorte que la tête de roulage avance tout en roulant.
Compare avec les techniques existants, la présente divulgation présente les avantages et les effets bénéfiques suivants : (1) en modifiant la relation de positionnement entre la tête de roulage et le cornet des dispositifs de roulage par ultrasons traditionnelle, la tête de roulage se situe au côté latéral de l'extrémité du cornet, permettant ainsi de réaliser un roulage par ultrasons sur tous les trous intérieurs métalliques dont la taille est supérieure à la taille radiale de la tête de roulage, améliorant considérablement la plage de diamètre de trou des pièces pour le roulage par ultrasons, satisfaisant les exigences du roulage par ultrasons aux plus de trous portant de force, améliorant la finition de surface du trou, améliorant également la résistance à la fatigue du trou et prolongeant ainsi la durée de vie des pièces ; (2) le mécanisme de support entraîne l'actionneur à se déplacer, la tête de roulage applique progressivement une pression sur la paroi du trou intérieur et le dynamomètre mesure la pression statique initiale, ce qui permet de déterminer rapidement et avec précision la pression statique pendant le roulage, de favorise un contrôle en temps réel de la valeur de pression pendant le roulage par ultrasons et de surveiller de manière indirecte le processus de roulage par ultrasons et de contrôler efficacement la qualité de surface du roulage par ultrasons ; (3) un transducteur composé d'une combinaison de céramiques piézoélectriques est utilisé pour réaliser un mouvement de la tête de roulage dans multi-directions et des vibrations axiale et verticale, qui coopèrent de sorte que la tête de roulage produise une trajectoire de mouvement ovale ; la trajectoire de mouvement ovale permet de BE2021/5109 réduire efficacement la résistance de traitement de la pièce à la tête de roulage pendant le roulage par ultrasons, de réduire l'usure de la tête de roulage et de prolonger la durée de vie de la tête de roulage ; (4) une pression statique étant appliquée à la pièce par la déformation du cornet, la déformation du cornet sera supérieure à la différence entre l’axe long et l’axe court du trou intérieur pour une structure de trou intérieur de petite ellipticité, de sorte que la quantité de déformation puisse être utilisée pour compenser la marge de traitement correspondant à l’axe long, réalisant ainsi le roulage de trou intérieur ovale et améliorant l'applicabilité du dispositif ; (5) le roulage par ultrasons sur la surface de la pièce permet d’améliorer significativement la finition de surface, dans la structure de matériau métallique après le roulage par ultrasons, une couche de raffinement de grains peut se produire de manière croissante progressivement de la surface métallique à l'intérieur après le roulage par ultrasons, et une couche nanocristalline ou sous-nanocristalline peut se produire tout en générant une contrainte de compression résiduelle à l’intérieur du matériau métallique ; l'existence de la couche nanocristalline ou sous-nanocristalline peut améliorer la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion des pièces métalliques, et l'existence d'une contrainte de compression résiduelle peut améliorer la résistance à la fatigue des pièces ; (6) cela résout le problème de difficulté d'effectuer un roulage sur les trous intérieurs par les dispositifs de roulage par ultrasons traditionnels, permettant d’une part de pénétrer dans le trou intérieur en combinant le cornet et la tête de roulage pour réaliser un roulage sur les trous intérieurs, d’autre part d’effectuer un roulage sur la surface circonférentielle extérieure de la pièce pour améliorer l'applicabilité du dispositif et réduire les coûts de production.
DESCRIPTION DES FIGURES La présente divulgation sera mieux comprise en référence aux figures annexées qui construisent une partie de la description de la présente divulgation, et les exemples de réalisation illustratifs de la présente divulgation et ses descriptions ne sont que pour expliquer la présente divulgation, au lieu de limiter la présente divulgation. BE2021/5109 La figure 1 est une vue de la structure globale un dispositif de roulage des exemples 1 et 2 de la présente divulgation ; La figure 2 est une vue de la structure de coopération du mécanisme d'entraînement et de l'actionneur des exemples 1 et 2 de la présente divulgation ; La figure 3 est une vue d’arrangement de la céramique piézoélectrique à l’intérieur du transducteur des exemples 1 et 2 de la présente divulgation ; La figure 4 est une vue de la structure du générateur ultrasonique des exemples 1 et 2 de la présente divulgation ; La figure 5 est une vue de la structure de l’amplificateur de signal du dynamomètre des exemples 1 et 2 de la présente divulgation ; La figure 6 est une vue de la rugosité de surface de la pièce avant et après roulage des exemples 1 et 2 de la présente divulgation ; La figure 7 est une vue de la forme du trou intérieur ovale de l’exemple 3 de la présente divulgation, où, 1. Cale de machine-outil ; 2. Tête de mesure de dynamomètre ; 3. Amplificateur de signal de dynamomètre ; 4. Pince de tige de roulage ; 5. Tige de roulage par ultrasons ; 51. Transducteur ; 511. Logement ; 512. Feuille de céramique piézoélectrique de grand diamètre ; 513. Feuille de céramique piézoélectrique de petit diamètre ; 514. Évent ; 52. Cornet ; 521. Joint torique en fer ; 53. Tête de roulage ; 6. Générateur ultrasonique.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODE DE RÉALISATION II est à noter que la description détaillée ci-dessous n’est qu’illustrative pour mieux comprendre la présente divulgation. II est à noter que, sauf indication contraire, tous les termes techniques et scientifiques utilisés dans la présente divulgation ont la même signification que ceux bien connus de l’homme de l’art. II est à noter que les termes utilisés ici ont pour but de décrire des modes de réalisation, au lieu de limiter la mode de réalisation illustratif selon la présente divulgation. Sauf indication contraire, la forme singulière inclut celle plurielle, en outre, les mots utilisés ici « comprendre » et/ou « inclure », indiquent la présence de la caractéristique, l’étape, le travail, le dispositif, le composant et/ou la combinaison BE2021/5109 de ceux-ci. Il convient de comprendre que les termes tels que « supérieure», « inférieure », « gauche » et « droite » correspondent aux sens de « supérieure», « inférieure », «gauche» et « droite » montrés dans les figures, ils ne sont que pour faciliter la description de la présente invention et pour une description simple, au lieu d'indiquer ou d’impliquer les positions des dispositifs ou des éléments et les installations et les opérations dans les directions spécifiées, et ne peuvent donc pas être compris comme restrictions de la présente divulgation.
Comme introduit dans l'art antérieur, il est difficile de traiter le trou intérieur de la pièce avec les équipements de roulage par ultrasons dans l'art antérieur et l'erreur d'application de la pression statique est importante, provoquant le fait que le roulage par ultrasons ne peut pas répondre aux demandes, pour résoudre les problèmes ci-dessus, la présente divulgation propose un dispositif et un procédé de roulage par ultrasons.
Exemple 1 Dans un mode de réalisation de la présente divulgation, comme montrées les figures 1 à 6, un dispositif de roulage par ultrasons est proposé.
Il comprend une pince rotative et un mécanisme de roulage, le mécanisme de roulage comprenant un mécanisme de support, un mécanisme d'entraînement et un actionneur le mécanisme de support comprend un siège et un dynamomètre, dans le présent exemple de réalisation, le dispositif de roulage par ultrasons coopère avec une machine-outil existante, le siège est une cale de machine-outil 1, la partie supérieure de la cale de machine-outil est reliée à une tête de mesure de dynamomètre 2 et la tête de mesure de dynamomètre est reliée à un amplificateur de signal de dynamomètre 3 ; on peut comprendre bien sûre que la cale de machine-outil coopère avec une structure extérieure pour entraîner le mécanisme d'entraînement et l'actionneur à se déplacer, l’ajustement de la position par rapport à la pince rotative permet de changer la — pression statique appliquée radialement le long du trou intérieur par la tête de roulage sur la paroi du trou intérieur de la pièce, et le dynamomètre est utilisé pour mesurer la BE2021/5109 valeur de pression statique appliquée par la tête de roulage sur la pièce. Comme montrée la figure 1, une pince de tige de roulage 4 est reliée au-dessus du dynamomètre, le mécanisme d'entraînement et l'actionneur forment ensemble une tige de roulage par ultrasons 5, et la tige de roulage par ultrasons est installée sur le dynamomètre via la pince de tige de roulage ; la tige de roulage par ultrasons est composée du transducteur 51, du cornet 52 et de la tête de roulage 53, le transducteur étant relié à une extrémité du cornet, et l'extrémité du cornet éloignée du transducteur est pourvue d'une tête de roulage ; l'extrémité de travail de la tête de roulage fait saillie de la surface circonférentielle extérieure du cornet, le mécanisme d'entraînement entraîne l'extrémité de travail de la tête de roulage à vibrer par l’intermédiaire du cornet, et le mécanisme de support entraîne l'actionneur à se déplacer axialement de manière le long de la pince rotative pour pénétrer dans le trou intérieur de la pièce rotative sur la pince et exécuter ainsi un roulage par ultrasons sur la paroi du trou intérieur de la pièce.
En modifiant la relation de positionnement entre la tête de roulage et le cornet des dispositifs de roulage par ultrasons traditionnelle, la tête de roulage se situe au côté latéral de l'extrémité du cornet, permettant ainsi de réaliser un roulage par ultrasons sur tous les trous intérieurs métalliques dont la taille est supérieure à la taille radiale de la tête de roulage, améliorant considérablement la plage de diamètre de trou des pièces pour le roulage par ultrasons, satisfaisant les exigences du roulage par ultrasons aux plus de trous portant de force, améliorant la finition de surface du trou, améliorant également la résistance à la fatigue du trou et prolongeant ainsi la durée de vie des pièces.
En particulier, l'axe de la tête de roulage et l'axe du cornet sont disposés en formant un angle, une extrémité de la tête de roulage est reliée au cornet et l'autre extrémité est utilisée comme extrémité de travail, la distance verticale entre l'extrémité de travail de la tête de roulage et l'axe du cornet étant supérieure au rayon du cornet, de sorte que le cornet ne puisse pas entrer en contact avec la pièce.
Dans le présent exemple de réalisation, l'extrémité du cornet éloignée du transducteur est pourvue d'une pente formant un angle de 45 degrés avec sa face d'extrémité, et la BE2021/5109 pente de 45 degrés du cornet est reliée de manière mobile à la tête de roulage ; on peut comprendre bien sûre qu'autres angles sont possibles, tels que 30 degrés ou 60 degrés, à condition que l'extrémité de travail de la tête de roulage puisse faire saillie de la surface circonférentielle extérieure du cornet pour éviter toute interférence entre le cornet et le trou intérieur. L'axe de la tête de roulage et l'axe de la pince rotative sont coplanaires ; de préférence, l'axe de la tête de roulage se trouve dans un plan horizontal ou vertical, ce qui facilite l’ajustement de la position de la tête de roulage et la mesure de la valeur de pression statique.
Le transducteur 51 est composé d'un logement 511 et des feuilles de céramique piézoélectrique, trois groupes de feuilles de céramique piézoélectrique de deux diamètres sont disposées à l'intérieur du logement, soit la première céramique piézoélectrique et la deuxième céramique piézoélectrique ; la première céramique piézoélectrique est la feuille de céramique piézoélectrique 512 de grand diamètre, qui est disposée à une extrémité du transducteur à proximité du cornet, et la deuxième céramique piézoélectrique est la feuille céramique piézoélectrique 513 de petit diamètre, qui comprend deux groupes disposés de part et d'autre de l'axe du transducteur, le diamètre de la feuille de céramique piézoélectrique de petit diamètre étant égal à la moitié du diamètre de la céramique piézoélectrique de grand diamètre ; la feuille de céramique piézoélectrique de petit diamètre est disposée à l'intérieur du transducteur à une extrémité éloignée du cornet ; la feuille de céramiques piézoélectriques de grand diamètre se déformée sous l'action d'un champ électrique et se déplace ainsi de manière d’aller-retour selon la direction axiale, et deux groupes de feuilles de céramique piézoélectrique de petit diamètre sont télescopiques alternativement, de sorte que le cornet puisse osciller de manière d’aller-retour hors l’axe, par conséquence, ces deux mouvement bidimensionnels, soit le déplacement d’aller-retour selon l’axe et le déplacement d’aller-retour hors l’axe se superposent, de sorte que la tête de roulage par ultrasons produise une trajectoire de mouvement ovale;
étant donné qu’un effet de « déduire les pics et remplir les vallées » se produit BE2021/5109 naturellement pendant le roulage par ultrasons, la trajectoire de mouvement ovale permet de réduire la résistance de traitement de la pièce à la tête de roulage pendant le roulage par ultrasons, de réduire l'usure de la tête de roulage et de prolonger la durée de vie de la tête de roulage ; un transducteur composé d'une combinaison de céramiques piézoélectriques est utilisé pour réaliser un mouvement de la tête de roulage dans multi-directions et des vibrations axiale et verticale, qui coopèrent de sorte que la tête de roulage produise une trajectoire de mouvement ovale ; la trajectoire de mouvement ovale permet de réduire efficacement la résistance de traitement de la pièce à la tête de roulage pendant le roulage par ultrasons, de réduire l'usure de la tête de roulage et de prolonger la durée de vie de la tête de roulage.
Il convient de noter que, dans le présent exemple de réalisation, un évent 514 est disposé au côté latéral de la partie arrière du logement ; étant donné que les feuilles de céramique piézoélectrique sont non seulement télescopiques dans la direction axiale pendant le processus de travail, mais convertit également une partie de l'énergie électrique en l'énergie thermique, un travail pendant une longue durée entraînera une température trop élevée de la céramique piézoélectrique, lorsque la température est supérieure à la température de Curiec de la céramique piézoélectrique, l'effet piézoélectrique de la céramique piézoélectrique disparaîtra. Par conséquent, la disposition de l'évent pour souffler de l'air comprimé à l'intérieur est favorable pour la radiation thermique de la céramique piézoélectrique pendant le travail, de sorte que la céramique piézoélectrique puisse maintenir une amplitude d’oscillation stable pendant le processus de travail, améliorant ainsi l’homogénéité de traitement de roulage ; on peut comprendre bien sûre que l'évent puisse être relié à une source d’air extérieur via des conduites, de sorte que de l’air à basse température puisse pénétrer à l'intérieur du logement.
La cale de machine-outil a une section longitudinale en forme « 1" », et la position du trou de boulon sur la cale de machine-outil correspond à la position du trou de boulon du porte-outil de la machine-outil ; BE2021/5109 la cale peut être personnalisée ici en fonction des dimensions du porte-outil de la machine-outil, il est donc possible d’utiliser une seule pour effectuer un roulage par ultrasons sur une machine-outil sans avoir besoin d'acheter un équipement de roulage par ultrasons supplémentaire.
Cette modification a une grande plage d’applications et peut donc réduire considérablement les coûts des équipements.
Le cornet est pourvu à l’extérieur de manière de gainage d’une structure de bague de support, dans le présent exemple de réalisation, la bague de support est un joint torique en fer 521, sur lequel appuie la vis de fixation de la tige de roulage pour éviter tout endommage de la tige de roulage ; une stabilité de la transmission vibratoire peut être garantie pendant le travail.
L'extrémité de travail de la tête de roulage 53 est une pointe, dans le présent exemple de réalisation, l'extrémité de travail est pourvue de manière fixe d’un diamant synthétique en forme sphérique et ayant un diamètre de 1 à 3 mm, le diamant présentant les caractéristiques d'une dureté élevée et d'une résistance à l'usure élevée, ce qui peut satisfaire les exigences de traitement pour la plupart des matériaux métalliques ; bien entendu, la tête de roulage peut être également réalisée en d'autres matériaux selon les besoins.
Exemple 2 Dans un autre exemple de réalisation, comme montrées les figures 1 à 6, un procédé de roulage par ultrasons est proposé, qui utilise le dispositif de roulage par ultrasons selon l’exemple de réalisation 1. Le procédé comprend les étapes suivantes : fixer une pièce à rouler sur la pince rotative, et disposer le trou intérieur coaxialement avec la pince rotative ; avant le roulage par ultrasons, traiter la surface du trou intérieur jusque la rugosité est inférieur à Ra6.4, puis démonter le porte-outil de la machine-outil en maintenant la pièce, et installer le mécanisme de roulage à la position d'origine du porte-outil de la — machine-outil ;
ajuster la position du mécanisme de roulage, aligner d'abord l'axe central de la tige de BE2021/5109 roulage et la ligne centrale du trou intérieur au même niveau et en parallèles l'un à l'autre, puis déplacer la tête de roulage avec le volant de la machine-outil pour toucher juste le bord du trou intérieur de la pièce ;
démarrer le dynamomètre pour mesurer la force et déplacer en même temps la tête de roulage pour charger la surface de la pièce avec une pression statique, et lire la pression statique chargée sur le dynamomètre, la plage de la pression statique étant de 50 à 300 N, jusqu'à ce que la pression statique atteigne la valeur prédéfinie ; démarrer le mécanisme d'entraînement, et connecter le générateur ultrasonique 6 au mécanisme d'entraînement, de sorte que le mécanisme d'entraînement entraîne la tête de roulage pour exécuter un roulage par ultrasons sur la paroi du trou intérieure ; le mécanisme de support entraîne l'actionneur à avancer axialement le long du trou intérieur pour élargir la plage de roulage par ultrasons et recouvrir progressivement la paroi du trou intérieure.
La rugosité de surface de la pièce avant et après roulage est montrée sur la figure 6. Il convient de noter que pendant le processus d'avance, la vitesse d'avance de la tête de roulage est de 10 m/min à 80 m/min et la fréquence de transmission du générateur d'ultrasons est de 35 kHz à 40 kHz ; pendant le roulage, l’avance est unidirectionnelle, c'est-à-dire l’avance est axiale le long du trou intérieur, une fois que la zone de roulage recouvert progressivement la paroi du trou intérieur, ajuster la position de la tête de roulage, de sorte que la tête de roulage, le cornet et la paroi du trou intérieur n’entrent pas en contact, et retirer la tête de roulage du trou intérieur.
Pendant le processus de chargement de pression statique, la pièce doit rester à l’état statique, et le point de chargement de pression statique initiale doit être aussi proche que possible du bord du trou intérieur.
Étant donné qu’une dépression partielle à la position trou intérieur peut se produire pendant le processus de chargement d’une charge au point de chargement de pression statique, il convient de réserver une marge de 1 mm à 5 mm à la position du trou intérieur dans la direction de la longueur avant le roulage par ultrasons sur la pièce, afin d'éliminer le point de surcharge de pression statique après le roulage par ultrasons.
BE2021/5109 Bien entendu, on comprend que, pour traiter une surface circonférentielle extérieure avec le dispositif de roulage par ultrasons dans l’exemple de réalisation 1, il suffit d'opérer selon le procédé de traitement de surface circonférentielle extérieure existant, qui ne sera pas décrit ici; cela résout le problème de difficulté d’effectuer un roulage sur les trous intérieurs par les dispositifs de roulage par ultrasons traditionnels, permettant d’une part de pénétrer dans le trou intérieur en combinant le cornet et la tête de roulage pour réaliser un roulage sur les trous intérieurs, d’autre part d’effectuer un roulage sur la surface circonférentielle extérieure de la pièce pour améliorer l'applicabilité du dispositif et réduire les coûts de production.
Le mécanisme de support entraîne l'actionneur à se déplacer, la tête de roulage applique progressivement une pression sur la paroi du trou intérieur et le dynamomètre mesure la pression statique initiale, ce qui permet de déterminer rapidement et avec précision la pression statique pendant le roulage, de favorise un contrôle en temps réel de la valeur de pression pendant le roulage par ultrasons et de surveiller de manière indirecte le processus de roulage par ultrasons et de contrôler efficacement la qualité de surface du roulage par ultrasons.
Exemple 3 Dans un autre exemple de réalisation de la présente demande, comme montrées les figures 1 à 7, un procédé de roulage par ultrasons est proposé.
La différence avec l’exemple de réalisation 2 consiste à ce que, pour le traitement du trou intérieur de la pièce selon le présent exemple de réalisation, le roulage de trou intérieur ovale est réalisé par l’intermédiaire de la déformation qui se produit lors d’appliquer la pression statique sur le cornet, comprenant les étapes suivantes : fixer une pièce à rouler sur la pince rotative, et disposer le trou intérieur en maintenant son centre coaxial avec la pince rotative ; ajuster la position du mécanisme de roulage, aligner d'abord l'axe central de la tige de roulage et la ligne centrale du trou intérieur ovale à la même hauteur et parallèles l'un à l'autre, puis déplacer la tête de roulage avec le volant de la machine-outil pour toucher juste le bord du trou intérieur de la pièce ; BE2021/5109 démarrer le dynamomètre pour mesurer la force et déplacer en même temps la tête de roulage pour charger la surface de la pièce avec une pression statique, de sorte que le cornet produise une déformation hors l’axe, et lire la pression statique chargée sur le dynamomètre, la plage de la pression statique étant de 50 à 300 N, jusqu'à ce que la pression statique atteigne la valeur prédéfinie ; démarrer le mécanisme d'entraînement, et connecter le générateur ultrasonique 6 au mécanisme d'entraînement, de sorte que le mécanisme d'entraînement entraîne la tête de roulage pour exécuter un roulage par ultrasons sur la paroi du trou intérieure ; pour traiter la partie correspondante de l’axe long, l'angle de décalage de l'axe du cornet diminue et s'approche de la position de l'axe, complétant ainsi la marge de la partie de l’axe long et atteignant le but de traitement du trou ovale ; le mécanisme de support entraîne l'actionneur à avancer axialement le long du trou intérieur pour élargir la plage de roulage par ultrasons et recouvrir progressivement la paroi du trou intérieure.
Une pression statique étant appliquée à la pièce par la déformation du cornet, la déformation du cornet sera supérieure à la différence entre l’axe long et l’axe court du trou intérieur pour une structure de trou intérieur de petite ellipticité, de sorte que la quantité de déformation puisse être utilisée pour compenser la marge de traitement correspondant à l’axe long, réalisant ainsi le roulage de trou intérieur ovale et améliorant l'applicabilité du dispositif.
Tout en modifiant la déformation du cornet, cela modifie également la pression statique appliquée sur la paroi du trou intérieur, par conséquence, afin d'assurer l'effet de roulage, il est nécessaire de contrôler la différence entre l’axe long et l’axe court du trou ovale pour éviter une différence trop grande, c'est-à-dire que le trou ovale a tendance à près d'un cercle ; dans le présent exemple de réalisation, l'ellipticité r < 0,06mm.
Les exemples de réalisation ci-dessous ne sont donnés qu’à titre d’exemple de préférence, au lieu de limiter la présente divulgation, et les modifications et les — variantes sur la présente divulgation par l’homme de l’art sont bien sûr possibles.
Toutes modifications, remplacements équivalentes et améliorations qui respectent les BE2021/5109 esprits et les principes de la présente divulgation doivent être inclus dans le cadre de la protection de la présente divulgation.
Claims (10)
1. Dispositif de roulage par ultrasons, caractérisé en ce qu’il comprend une pince rotative et un mécanisme de roulage, le mécanisme de roulage comprenant un mécanisme de support, un mécanisme d'entraînement et un actionneur, le mécanisme d'entraînement et l'actionneur étant tous installés sur le mécanisme de support, l'actionneur comprenant un cornet et une tête de roulage installée sur le cornet, l'extrémité de travail de la tête de roulage faisant saillie de la surface circonférentielle extérieure du cornet, le mécanisme d'entraînement entraînant l'extrémité de travail de la tête de roulage à vibrer par l’intermédiaire du cornet, et le mécanisme de support entraînant l'actionneur à se déplacer axialement de manière d’aller-retour le long de la pince rotative pour exécuter un roulage par ultrasons sur une pièce rotative sur le dispositif rotatif.
2. Dispositif de roulage par ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'axe de la tête de roulage et l'axe de la pince rotative sont coplanaires, et le cornet est utilisé pour pénétrer dans le trou intérieur de la pièce rotative pour effectuer un roulage par ultrasons sur la paroi du trou intérieur de la pièce.
3. Dispositif de roulage par ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le mécanisme de support comprend un siège et un dynamomètre, le siège coopérant avec la structure extérieure pour entraîner le mécanisme d'entraînement et l'actionneur à se déplacer, ajuster la position par rapport à la pince rotative permet de changer la pression statique appliquée radialement le long de la pièce par la tête de roulage sur la pièce, et le dynamomètre est utilisé pour mesurer la valeur de pression statique appliquée par la tête de roulage sur la pièce.
4. Dispositif de roulage par ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le cornet est pourvu à l’extérieur de manière de gainage d’une bague de support.
5. Dispositif de roulage par ultrasons selon la revendication 4, caractérisé en ce que, l'axe de la tête de roulage et l'axe du cornet sont disposés en formant un angle, une extrémité de la tête de roulage est reliée au cornet et l'autre extrémité est utilisée comme extrémité de travail, la distance verticale entre l'extrémité de travail de la tête de roulage et l'axe du cornet étant supérieure au rayon du cornet, de sorte que le cornet ne puisse pas entrer en contact avec la pièce.
6. Dispositif de roulage par ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le mécanisme d'entraînement comprend un transducteur et le transducteur est pourvu à l’intérieur d’une première céramique piézoélectrique et une deuxième céramique piézoélectrique, la première céramique piézoélectrique entraînant le cornet à vibrer axialement par l’intermédiaire du transducteur sous l'action du champ électrique et la deuxième céramique piézoélectrique entraînant le cornet à vibrer hors l’axe par l’intermédiaire du transducteur sous l'action du champ électrique.
7. Procédé de roulage par ultrasons, caractérisé en ce qu’il utilise le dispositif de roulage par ultrasons selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes : fixer une pièce à rouler sur la pince rotative, et disposer le trou intérieur coaxialement avec la pince rotative ; ajuster la position du mécanisme de roulage pour mettre la tête de roulage en contact avec la paroi du trou intérieur et ajuster la pression statique appliquée par la tête de roulage sur la paroi du trou intérieur ; démarrer le mécanisme d'entraînement, de sorte que le mécanisme d'entraînement entraîne la tête de roulage pour exécuter un roulage par ultrasons sur la paroi du trou — intérieur : le mécanisme de support entraîne l'actionneur à avancer axialement le long du trou intérieur pour élargir la plage de roulage par ultrasons et recouvrir progressivement la paroi du trou intérieure.
8. Procédé de roulage par ultrasons selon la revendication 7, caractérisé en ce que, avant le roulage et après le prétraitement sur le trou intérieur de la pièce, la pièce reste à l'état de serrage d'origine pour un traitement de roulage suivant.
9. Procédé de roulage par ultrasons selon la revendication 7, caractérisé en ce que, l'ajustement de la position du mécanisme de roulage comprend en particulier les étapes suivantes : — calibrer d'abord l'axe du cornet jusqu’à parallèle à l'axe du trou intérieur;
puis ajuster parallèlement et radialement la position de l'actionneur le long du trou BE2021/5109 intérieur; jusqu'à ce que la tête de roulage touche juste la paroi du trou intérieur.
10. Procédé de roulage par ultrasons selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le mécanisme d'entraînement et le mécanisme de support entraînent simultanément la tête de roulage à travailler, de sorte que la tête de roulage avance tout en roulant.
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