RU100742U1

RU100742U1 - DEVICE FOR SUPPLYING ULTRASONIC VIBRATIONS WHEN CUTTING A THREAD

Info

Publication number: RU100742U1
Application number: RU2010129662/02U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Георгиевич Шуваев; Валерий Александрович Папшев; Игорь Игоревич Баев
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2010-12-27

Abstract

Устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы, содержащее расположенный в корпусе излучатель ультразвуковых колебаний, одним торцом контактирующий с источником колебаний, а в другом торце имеющий глухое отверстие, расположенное в центре и предназначенное для размещения режущего инструмента, отличающееся тем, что излучатель выполнен в виде усеченного конуса с пазами, расположенными наклонно к образующей. A device for applying ultrasonic vibrations when cutting a thread, containing an ultrasonic vibrations emitter located in the housing, in one end contacting with the oscillation source, and in the other end having a blind hole located in the center and designed to accommodate the cutting tool, characterized in that the emitter is made in the form truncated cone with grooves located obliquely to the generatrix.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к обработке металлов лезвийным инструментом с применением смазочно-охлаждающих жидкостей на операциях нарезания резьбы в отверстиях изделий, изготовленных из различных материалов.The utility model relates to mechanical engineering, namely, to metal processing with a blade tool using cutting fluids in thread cutting operations in the openings of products made of various materials.

Известно устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы, содержащее расположенный в корпусе излучатель ультразвуковых колебаний, одним торцом контактирующий, по меньшей мере, с двумя пьезопреобразователями и соединенный с ними посредством резьбовой шпильки. При этом на конце излучателя выполнена площадка, предназначенная для установки заготовки и расположенная под углом к оси излучателя (Патент РФ №2290282, МПК B23G 1/16, B23G 1/44, опубл. 2006).A device is known for applying ultrasonic vibrations when threading, comprising an ultrasonic vibrations emitter located in the housing and in contact with at least two piezoelectric transducers with one end face and connected to them by means of a threaded rod. At the same time, at the end of the emitter there is a platform designed to install the workpiece and located at an angle to the axis of the emitter (RF Patent No. 2290282, IPC B23G 1/16, B23G 1/44, publ. 2006).

Недостатками описанного устройства являются узкая область применения, обусловленная наложением ультразвуковых колебаний на заготовку и невозможностью использования для станков с малым рабочим пространством вследствие расположения излучателя ультразвуковых колебаний сбоку от заготовки, а также малая жесткость устройства и, как следствие, низкие период стойкости режущего инструмента и производительность обработки.The disadvantages of the described device are a narrow scope, due to the superposition of ultrasonic vibrations on the workpiece and the inability to use for machines with a small working space due to the location of the ultrasonic vibrations emitter on the side of the workpiece, as well as the low rigidity of the device and, as a consequence, low durability of the cutting tool and processing performance .

Наиболее близким (прототипом) к предлагаемой модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы, содержащее расположенный в корпусе излучатель ультразвуковых колебаний, одним торцом контактирующий с источником колебаний, а в другом торце имеющий глухое отверстие, расположенное в центре и предназначенное для размещения режущего инструмента (патент на полезную модель РФ №90369, МПК B23G 1/16, опубл. 10.01.2010).The closest (prototype) to the proposed model in terms of technical nature and the achieved result is a device for applying ultrasonic vibrations when cutting a thread, containing an ultrasonic vibrations emitter located in the housing, in contact with the vibration source with one end and a blind hole in the center at the other end and intended to accommodate the cutting tool (patent for utility model of the Russian Federation No. 90369, IPC B23G 1/16, publ. 10.01.2010).

Недостатком описанного устройства является низкая эффективность воздействия ультразвука в процессе обработки, связанная с возможностью образования только продольных колебаний.The disadvantage of the described device is the low efficiency of exposure to ultrasound during processing, associated with the possibility of the formation of only longitudinal vibrations.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задачи по повышению эффективности ультразвукового воздействия при нарезании резьбы.The technical result of the proposed utility model is to solve the problem of increasing the efficiency of ultrasonic exposure when threading.

Для достижения данного технического результата устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы содержит расположенный в корпусе излучатель ультразвуковых колебаний, одним торцом контактирующий с источником колебаний, а в другом торце имеющий глухое отверстие, расположенное в центре и предназначенное для размещения режущего инструмента, при этом, излучатель выполнен в форме усеченного конуса с наклонными пазами, расположенными на образующей.To achieve this technical result, a device for applying ultrasonic vibrations when cutting a thread contains an ultrasonic vibrations emitter located in the housing, in contact with an oscillation source with one end, and a blind hole in the center located at the other end and designed to accommodate the cutting tool, while the emitter made in the form of a truncated cone with inclined grooves located on the generatrix.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом (фиг.1), где изображено устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы (продольный разрез).The proposed utility model is illustrated in the drawing (figure 1), which shows a device for applying ultrasonic vibrations when threading (longitudinal section).

Устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы содержит расположенный в корпусе 1 излучатель 2 ультразвуковых колебаний (концентратор), одним торцом контактирующий с источником колебаний, выполненным из, по меньшей мере двух пьезопреобразователей 3. Последние присоединены к источнику питания 4 (на чертеже не показан) и плотно прижаты крышкой 5 к излучателю 2. Посредством резьбовой шпильки 6 излучатель 2 ультразвуковых колебаний, пьезопреобразователи 3 и крышка 5 соединены между собой. Крышка 5 является отражателем ультразвуковых колебаний. В другом торце излучателя 2 ультразвуковых колебаний выполнено глухое отверстие 7, расположенное в центре и предназначенное для размещения режущего инструмента 8, в частности, метчика. Метчик 8 закреплен в глухом отверстии 7 помощью крепежного элемента 9, например, винта, размещенного в отверстии 10, которое расположено перпендикулярно отверстию 7. Устройство устанавливается в патрон 11 станка посредством конуса Морзе 12. Смазочно-охлаждающая жидкость подается при обработке свободно падающей струей или окунанием.A device for applying ultrasonic vibrations when threading contains an ultrasonic vibrations emitter 2 located in the housing 1 (concentrator), which at one end contacts an oscillation source made of at least two piezoelectric transducers 3. The latter are connected to a power source 4 (not shown in the drawing) and tightly pressed by the cover 5 to the emitter 2. By means of a threaded rod 6, the ultrasonic oscillator 2, the piezoelectric transducers 3 and the lid 5 are interconnected. Cover 5 is a reflector of ultrasonic vibrations. In the other end of the emitter 2 of ultrasonic vibrations there is a blind hole 7 located in the center and designed to accommodate the cutting tool 8, in particular, a tap. The tap 8 is fixed in the blind hole 7 by means of a fastener 9, for example, a screw placed in the hole 10, which is perpendicular to the hole 7. The device is installed in the machine cartridge 11 by means of a Morse taper 12. The lubricating coolant is supplied during processing with a free-falling jet or dipping .

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Во время работы электрические колебания ультразвуковой частоты преобразуются пьезопреобразователями 3 в упругие механические колебания и передаются на излучатель (концентратор) 2. Ввиду того, что излучатель выполнен в виде усеченного конуса, значительно увеличивается амплитуда ультразвукового воздействия, а за счет наклонных пазов возникают крутильные колебания, которые в совокупности с продольными колебаниями усиливают воздействие ультразвука на режущий инструмент 8 (метчик). Введение ультразвуковых колебаний приводит к существенному снижению трения, а воздействие крутильных колебаний дополнительно повышает эффективность процесса резьбонарезания. Кроме того, в смазочно-охлаждающей жидкости, проникшей в зазор между метчиком 8 и заготовкой (на чертеже не показана), возникают высокие мгновенные давления. Происходит образование и колебание газовых пузырьков, ударных волн, вызывающих макро- и микропотоки смазочно-охлаждающей жидкости, что позволяет смазочно-охлаждающей жидкости глубже проникать в отверстие обрабатываемой заготовки. При этом происходит снижение коэффициента трения между контактирующими в процессе резания объектами, улучшаются условия работы метчика, облегчается выход стружки, уменьшается температура в зоне резания.During operation, the electrical vibrations of the ultrasonic frequency are transformed by the piezoelectric transducers 3 into elastic mechanical vibrations and transmitted to the emitter (concentrator) 2. Due to the fact that the emitter is made in the form of a truncated cone, the amplitude of the ultrasonic action increases significantly, and torsional vibrations occur due to inclined grooves, which in conjunction with longitudinal vibrations enhance the effect of ultrasound on the cutting tool 8 (tap). The introduction of ultrasonic vibrations leads to a significant reduction in friction, and the effect of torsional vibrations additionally increases the efficiency of the threading process. In addition, in the cutting fluid penetrated into the gap between the tap 8 and the workpiece (not shown in the drawing), high instantaneous pressures occur. The formation and oscillation of gas bubbles, shock waves, causing macro- and microflows of the cutting fluid, which allows the cutting fluid to penetrate deeper into the hole of the workpiece. In this case, the friction coefficient decreases between objects in contact during the cutting process, the working conditions of the tap are improved, the chip output is facilitated, and the temperature in the cutting zone decreases.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет расширить область применения и повышает эффективность ультразвукового воздействия при резьбонарезании.Thus, the proposed utility model allows you to expand the scope and increases the effectiveness of ultrasonic exposure when threading.

Claims

A device for applying ultrasonic vibrations when threading, containing an ultrasonic vibrations emitter located in the housing, in one end contacting with the oscillation source, and in the other end having a blind hole located in the center and designed to accommodate the cutting tool, characterized in that the emitter is made in the form truncated cone with grooves located obliquely to the generatrix.