RU155751U1 - Устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний - Google Patents
Устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний Download PDFInfo
- Publication number
- RU155751U1 RU155751U1 RU2015107687/02U RU2015107687U RU155751U1 RU 155751 U1 RU155751 U1 RU 155751U1 RU 2015107687/02 U RU2015107687/02 U RU 2015107687/02U RU 2015107687 U RU2015107687 U RU 2015107687U RU 155751 U1 RU155751 U1 RU 155751U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibrator
- mandrel
- piston
- tool
- ultrasonic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Abstract
Устройство для дорнования отверстий заготовок с наложением ультразвуковых колебаний, содержащее установленное на столе станка приспособление для закрепления заготовки, ванну с СОЖ, генератор ультразвуковых колебаний, вибратор, который выполнен подвижным по оси вертикального перемещения инструмента для дорнования, и следящую систему, поддерживающую постоянным расстояние от торца вибратора до середины заходной части инструмента для дорнования и включающую золотник с копировальным пальцем, взаимодействующим с планкой, гидравлически связанный с надпоршневой и подпоршневой полостями гидроцилиндра, причем шток поршня жестко связан с вибратором и корпусом золотника, отличающееся тем, что инструмент для дорнования выполнен в виде дорна с синусоидальными канавками на его заборной и выглаживающей частях.
Description
Устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний
Решение относится к технологии машиностроения, в частности, к поверхностно пластической деформации точных отверстий деталей из сталей и сплавов дорнованием с применением источника ультразвукового воздействия.
Известно устройство (патент РФ № 2382692 В24В 37/02 опубл. 10.02.10) для обработки отверстий с наложением ультразвуковых колебаний (УЗК), включающее источник УЗК, содержащий стержень с опорным торцом, деформирующий и промежуточный элементы и стержень источника УЗК скреплены нежестко между собой и центрированы по оси обрабатываемого отверстия посредством выполненных по центру на контактных поверхностях их торцов выступов или отверстий для последовательного свободного размещения выступа одного из элементов в отверстии другого, причем деформирующий элемент выполнен с максимальным поперечным сечением большим, а промежуточный элемент - меньшим, чем обрабатываемое отверстие, при этом площадь поперечного сечения контактной поверхности торца деформирующего элемента соответствует площади поперечного сечения контактной поверхности торца промежуточного элемента, а деформирующий элемент выполнен сферической, коническо-цилиндрической, конической формы и с удлинителем в виде стержня, по центру торца которого выполнено отверстие и выступы.
Однако конструкция устройства не предусматривает подачу смазки или иной технологической среды в зону контактирования дорна с поверхностью отверстия заготовки, что снижает качество поверхностного слоя, в частности снижается равномерность распределения остаточных напряжений сжатия и шероховатости, а эффективность воздействия УЗК достигается деформирующим элементом с максимальным поперечным сечением большим чем обрабатываемое отверстие через промежуточный элемент от стержня источника УЗК, которые нежестко скреплены между собой, что снижает точность обработанного отверстия.
Известен способ (патент РФ № 2221665 B21D 26/02 опубл. 10.01.04) обработки отверстий с использованием давления текучей среды, включающий размещение заготовки с отверстием в матрице, обработку отверстия путем проталкивания в него дорна посредством пуансона, взаимодействующего с источником проталкивающей силы, подачу текучей среды, образующей между дорном и поверхностью отверстия изолирующий жидкостный слой, передающий деформирующее усилие, регулирование давления текучей среды, а в качестве источника проталкивающей силы используют гидропресс, воздействующий на пуансон, который производит проталкивание дорна за счет усилия гидропресса, при этом отверстие в заготовке заранее заполняют текучей средой, давление которой в заготовке регулируют при помощи гидродросселя, соединенного с полостью матрицы, и производят извлечение обработанной заготовки при помощи выталкивателя, кинематически связанного с пуансоном, а в качестве текучей среды используют вязкую смазку, а также содержащее основание с матрицей для заготовки, пуансон для проталкивания дорна через отверстие в заготовке, механизм регулирования давления текучей среды в заготовке и на пуансоне, установленном с возможностью взаимодействия с рабочим органом гидропресса, при помощи упругого элемента закреплен с возможностью взаимодействия с заготовкой кольцевой упор, при этом устройство оборудовано выталкивателем заготовки, который содержит упор, размещенный внутри матрицы, и хвостовик, кинематически связанный с пуансоном, причем упор имеет глухое аксиальное отверстие, соосное отверстию в заготовке, и сквозной радиальный канал, а механизм регулирования давления содержит гидродроссель, соединенный с полостью матрицы через выполненный в ней сквозной радиальный канал, а хвостовик выталкивателя связан с пуансоном посредством коромысла и тяг.
Однако пластическая деформация отверстия в заготовке, заранее заполняемого текучей средой в виде вязкой смазки, осуществляется ее давлением в виде изолирующего жидкостного слоя, который передает деформирующее усилие от дорна к поверхности отверстия, а не непосредственно деформирующим инструментом - дорном, что снижает эффективность процесса деформирования заготовки, не обеспечивает заданную шероховатость поверхности, снижает величину и глубину распространения остаточных напряжений сжатия.
Известен дорн для формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя (патент РФ № 132750 В24В39/02 опубл. 27.09.13), включающий корпус с заборной частью, радиальные каналы и канавку для подвода суспензии из антифрикционного порошка и связующего, а канавка выполнена синусоидальной.
Однако конструкция дорна для формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя не предусматривает воздействия УЗК, которые обеспечивают гарантированное проникновение технологической жидкости (СОЖ, суспензии) под воздействием УЗК и возникающих при этом эффектов (кавитационные, тепловые, механические, химические, акустические течения и др.) в зоне обработки.
В качестве прототипа принято устройство для обработки деталей металлорежущим инструментом (свидетельство на полезную модель РФ № 11115 6В23В37/00, В24В 1/00 опубл. 16.09.99. Бюл. № 9), содержащее установленное на столе станка приспособление для закрепления заготовки, ванну с СОЖ, генератор УЗК и вибратор, который выполнен подвижным по оси вертикального перемещения инструмента, при этом устройство снабжено следящей системой, поддерживающей постоянным расстояние от торца вибратора до середины заходной части инструмента, включающей золотник с копировальным пальцем, взаимодействующим с планкой, укрепленной на шпинделе станка, гидравлически связанный с надпоршневой и подпоршневой полостями гидроцилиндра, а шток поршня жестко связан с вибратором и корпусом золотника.
Недостатком устройства по прототипу является обеспечение им только процесса формирования внутренних резьб в заготовках и исключает применение отделочной упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей поверхностно-пластической деформацией (ППД).
Задачей предлагаемого решения является повышение качества и производительности процесса отделочно-упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей дорнованием в глубоких отверстиях различных диаметров (до 100 мм) в изделиях из труднообрабатываемых материалов (титановые, нержавеющие сплавы и др.) благодаря силовому воздействию элементов дорна и гарантированному проникновению технологической жидкости (СОЖ, суспензии) под воздействием УЗК.
Технический результат - повышение качества и производительности процесса поверхностно пластической деформации дорнованием отверстий.
Этот технический результат достигается тем, что предложено устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний, содержащее установленное на столе станка приспособление для закрепления заготовки, ванну с СОЖ, генератор ультразвуковых колебаний и вибратор, который выполнен подвижным по оси вертикального перемещения инструмента, при этом устройство снабжено следящей системой, поддерживающей постоянным расстояние от торца вибратора до середины заходной части инструмента, включающей золотник с копировальным пальцем, взаимодействующим с планкой, гидравлически связанный с надпоршневой и подпоршневой полостями гидроцилиндра, а шток поршня жестко связан с вибратором и корпусом золотника, а инструмент выполнен в виде дорна с синусоидальными канавками на заборной и выглаживающей его частях.
При воздействии УЗК на технологическую жидкость (СОЖ, суспензию) в ней возникают различные эффекты: кавитационные, тепловые, механические, химические, акустические течения и др., которые в значительной мере усиливают проникающую способность, образующейся при этом в результате высоких локальных температур (до 1000 ºС) и давлений (более 100МПа) газожидкостной технологической среды в зону контакта инструмент (дорн) - обрабатываемый материал отверстия.
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство.
Обрабатываемая деталь 1 жестко закреплена прижимами 2 в корпусе 3, который закреплен на специальном неподвижном столе 4 пазовыми болтами 5. Верхняя часть корпуса 3 с деталью и обрабатывающим ППД инструментом - дорном 6 помещена в подвижную ванну 7, наполненную технологической жидкостью (СОЖ, суспензия).
Для возбуждения УЗК технологической жидкости в конструкции устройства предусмотрен ультразвуковой генератор УЗГ-2.5М (на фигуре не показан), обеспечивающий постоянные максимальные по амплитуде УЗК в жидкости ванны 7 в процессе обработки ППД, а также предусмотрена следящая система (аналогично гидрокопировальному станку), благодаря которой выдерживается постоянным расстояние (зазор L) между торцем обрабатывающего инструмента - дорна 6 и вибратором 8 ультразвуковой головки 9.
Следящая система включает золотниковый узел 10, соединенный с обрабатывающим инструментом - дорном 6 через планку 11 и копировальный палец 12, гидроцилиндр 13 с штоком 14, соединенные с золотниковым узлом 10 жестко с помощью сварной трубы 15, бак 16 с технологической жидкостью (СОЖ, суспензией), насос 17, предохранительный клапан 18, дроссель 19.
Узлы и детали конструкции устройства объединены между собой системой гибких трубопроводов 20, 21, 22, 23 с каналами, соединяющими: 20 - бак 16 с маслом, насос 17, дроссель 19 с подпоршневой полостью гидроцилиндра 13; 21 - бак с маслом 16, предохранительный клапан 18 с подпоршневой полостью гидроцилиндра 13; 22 - золотниковый узел 10 с подпоршневой полостью гидроцилиндра 13; 23 - золотниковый узел 10 с баком 16 для слива технологической жидкости (СОЖ, суспензии).
На штоке 14 гидроцилиндра 13 через плиту крепится ультразвуковая головка 9, вибратор 8, которой вводится через отверстие стола 4 в отверстие корпуса 3 устройства, образуя замкнутый объем, наполненный технологической жидкостью (СОЖ, суспензия), в котором возбуждаются УЗК.
Для охлаждения магнитострикционного вибратора в корпусе ультразвуковой головки 9 через штуцеры 24 и 25 циркулирует охлаждающая жидкость (вода).
Обрабатывающий ППД инструмент, выполненный в виде дорна 6, на котором для повышения эффективности процесса обработки дорнованием имеются две синусоидальных канавки, одна из которых 26 расположена на заборной (деформирующей) конической части дорна, а вторая 27 на выглаживающем цилиндрическом пояске дорна 6. Наличие второй синусоидальной канавки 27 на выглаживающей части дорна 6 позволяет увеличить площадь контактирования технологической жидкости (суспензии, СОЖ) за счет затекания ее по синусоидальной канавке в зону ППД обрабатываемой поверхности детали 1 и уменьшить усилие дорнования Q(P).
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При подводе дорна 6 к обрабатываемой детали 1 в момент касания планки 11 копировального пальца 12 золотниковый узел 10 находится в нейтральном положении, а силы от давления технологической жидкости (СОЖ, суспензии), создаваемые насосом 17 в надпоршневой и подпоршневой полостях гидроцилиндра 13, благодаря дросселю 19, установленному на трубопроводе 20, и предохранительному клапану 18 уравновешивают и удерживают шток 14 поршня гидроцилиндра 13 и ультразвуковой головкой 9 с вибратором 8 в заданном нейтральном положении, создавая тем самым необходимое оптимальное расстояние (зазор L) между обрабатываемым изделием 1 и вибратором 8 УЗК.
При дальнейшем движении дорна 6 происходит нажатие планки 11 на копировальный палец 12, при этом сферическая часть (шарик) копировального пальца 12 заскакивает в гнездо золотникового узла 10, смещая его в осевом направлении и открывая канал 23 трубопровода для слива технологической жидкости (СОЖ, суспензии) в бак 16.
С этого момента следящая система будет отслеживать перемещение дорна 6, сохраняя постоянным зазор L. Это происходит следующим образом: слив СОЖ через золотник 10 и канал 23 в бак 16 вызовет падение давления в подпоршневой полости гидроцилиндра 13 и, следовательно, перемещение штока 14 с ультразвуковой головкой 9 и вибратором 8 вниз ровно на величину перемещения дорна 6, связанного с перемещением планки 11. При этом давление в надпоршневой полости гидроцилиндра 13 благодаря дросселю 19 сохранится постоянным.
По окончании дорнования и вывода дорна 6 из отверстия детали 1 планка 11 перестает оказывать давление на палец 12 и под действием пружины (не указана) золотник 10 возвращается в нейтральное положение, перекрывая каналы 22 и 23. В нижней полости цилиндра давление начинает восстанавливаться, а шток с УЗК головкой перемещается вверх, занимая исходное (заданное) положение для обработки следующей заготовки детали. Давление в системе выравнивается, СОЖ будет циркулировать через предохранительный клапан по каналу 21.
Предлагаемое устройство позволяет осуществлять ППД дорнованием глубоких отверстий различных диаметров (до 100 мм) в изделиях из труднообрабатываемых материалов (титановые, нержавеющие сплавы и др.) благодаря гарантированному проникновению технологической жидкости (СОЖ, суспензии) под воздействием УЗК и возникающих при этом эффектов в зоне обработки.
В результате формируется упрочненный поверхностный слой отверстия с остаточными напряжениями сжатия σост=400÷700 МПа и шероховатостью поверхности Rа=0,16÷0,32 мкм.
Claims (1)
- Устройство для дорнования отверстий заготовок с наложением ультразвуковых колебаний, содержащее установленное на столе станка приспособление для закрепления заготовки, ванну с СОЖ, генератор ультразвуковых колебаний, вибратор, который выполнен подвижным по оси вертикального перемещения инструмента для дорнования, и следящую систему, поддерживающую постоянным расстояние от торца вибратора до середины заходной части инструмента для дорнования и включающую золотник с копировальным пальцем, взаимодействующим с планкой, гидравлически связанный с надпоршневой и подпоршневой полостями гидроцилиндра, причем шток поршня жестко связан с вибратором и корпусом золотника, отличающееся тем, что инструмент для дорнования выполнен в виде дорна с синусоидальными канавками на его заборной и выглаживающей частях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107687/02U RU155751U1 (ru) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107687/02U RU155751U1 (ru) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU155751U1 true RU155751U1 (ru) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015107687/02U RU155751U1 (ru) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU155751U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203744U1 (ru) * | 2020-11-17 | 2021-04-19 | Людмила Александровна Рябичева | Устройство для дорнования отверстий |
RU2817100C1 (ru) * | 2023-09-15 | 2024-04-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Устройство для калибрования отверстий поверхностным пластическим деформированием с наложением ультразвуковых колебаний на деталь |
-
2015
- 2015-03-05 RU RU2015107687/02U patent/RU155751U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203744U1 (ru) * | 2020-11-17 | 2021-04-19 | Людмила Александровна Рябичева | Устройство для дорнования отверстий |
RU2817100C1 (ru) * | 2023-09-15 | 2024-04-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Устройство для калибрования отверстий поверхностным пластическим деформированием с наложением ультразвуковых колебаний на деталь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jurisevic et al. | Water jetting technology: an alternative in incremental sheet metal forming | |
US10058915B2 (en) | Casting die device and casting method | |
RU155751U1 (ru) | Устройство для дорнования отверстий с наложением ультразвуковых колебаний | |
JP6239046B2 (ja) | 押圧鋳造機の射出機構の同軸度調節方法 | |
JP6581165B2 (ja) | 嵌め合いによる摺動摩擦力発生機構およびプレス機械のダイクッション | |
Kleiner et al. | Analysis of residual stresses in high-pressure sheet metal forming | |
US6189362B1 (en) | Forging die apparatus | |
RU185980U1 (ru) | Устройство для упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей | |
Kramar et al. | High performance manufacturing aspect of hard-to-machine materials | |
RU190749U1 (ru) | Устройство для поверхностного пластического деформирования дорнованием | |
Huang et al. | Application of mold trough design to blanking technology | |
JP6434697B2 (ja) | エルボ素材の製造方法 | |
RU2503532C1 (ru) | Способ комбинированной обработки точением и поверхностным пластическим деформированием | |
RU2548848C1 (ru) | Способ поверхностного пластического деформирования | |
RU2348478C2 (ru) | Способ формообразования деталей типа тройников, например корпусов водо- и теплосчетчиков из трубных заготовок гидроштамповкой | |
Obertyukh et al. | Method of project calculation of hydroimpulsive device for vibroturning with an incorporated cycle spring pressure pulse generator | |
RU2550072C1 (ru) | Устройство для пластического структурообразования металлов | |
RU2479406C2 (ru) | Устройство для обработки сложнопрофильных отверстий | |
JP2017221978A (ja) | エルボ素材の製造方法及び同方法により製造されたエルボ素材 | |
RU166977U1 (ru) | Антивибрационный переходник | |
RU2635987C2 (ru) | Способ наноструктурирующего упрочнения поверхностного слоя прецизионных деталей выглаживанием и система для его осуществления | |
RU2371292C1 (ru) | Способ и устройство для восстановления осесимметричных деталей с канавкой и уклоном в стержневой части методом пластического деформирования | |
RU90369U1 (ru) | Устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы | |
RU2367562C1 (ru) | Способ упрочнения | |
Nagîţ et al. | Surface roughness at vibroburnishing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160306 |