RU1821342C - Способ ультразвуковой безабразивной обработки поверхностей - Google Patents

Abstract

Использозание: ультразвукова  финишна  обработка сварочной проволоки, плоских и цилиндрических фасонных поверхностей. Сущность изобретени : рабочий инструмент прижимают к обрабатываемой поверхности и сообщают им перемещение относительно друг друга. Инструменту сообщают ультразвуковые колебани  с амплитудой 5-10мкм. Усилие прижати  инструмента к обрабатываемой поверхности устанавливают так, что величина внедрени  рабочего инструмента превышает толщину окисной пленки, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к финишной обработке металлических изделий и может быть использовано при окончательной обработке сварочной проволоки , в том числе, из алюминиевых сплавов, а также плоских, цилиндрических и фасонных поверхностей, имеющих специальные эксплуатационные требовани , в том числе, отражательную способность, и дл  повышени  качества сварных соединений из алюминиевых сплавов путем соответствующей обработки свариваемых стыковочных поверхностей и сварочной проволоки.

Целью предложенного способа  вл етс  повышение качества поверхностного сло  в соответствии с предъ вл емыми эксплуатационными свойствами и повышение производительности за счет одновременного сн ти  окисной пленки вследствие изно- совых  влений и выглаживани  вновь образовавшейс  поверхности с образованием новых поверхностных структур шероховатости , с уменьшением микротрещин и

одновременно с некоторым деформационным упрочнением поверхностного сло .

Сущность процесса сн ти  окисной пленки заключаетс  в том, что под действием сил трени  между рабочим телом-инструментом , внедренном в обрабатываемую поверхность силой Р, и этой поверхностью за счет ее интенсивного износа, вызванного большими скорост ми относительных перемещений , происходит истирание поверхностного сло  и переход его в продукты износа, причем, износ обрабатываемой поверхности  вл етс  нормальным, т.е.:

1. Отсутствует разрушение основного металла.

2. Пластическа  деформаци  и разрушени  локализуютс  в тончайших поверхностных сло х вторичных структур, образующихс  при трении.

3. Присутствует динамическое равнове- сие механо-химических процессов образовани  и разрушени  вторичных структур, обеспечивающих установившеес  протекание процесса.

СЛ

С

00

к

Сл

N

fO

Как правило, дл  обеспечени  этих усовий необходимо применение смазки. В ачестве смазок используютс  такие, какие е привод т к загр знению вновь образоавшейс  поверхности, например, на осное высокомолекул рных спиртов,

Поэтому дл  осуществлени  процесса н ти  окисной пленки в предлагаемом спообе помимо введени  высокоскоростной, ор дка 2000 об/мин, круговой подачи инструмента , на его рабочие тела (типа шариков, роликов и т.п.) подаютс  ультразвуковые коебани  с большой амплитудой колебани  пор дка 5-10 мкм, в результате чего помимо выглаживани  обрабатываемой поверхноти , одновременно происходит и процесс сн ти  и удалени  продукта износа окисной пленки вследствие износовых  влений. Больша  амплитуда колебаний осуществима благодар  тому, что усилие прижати  рабочих тел инструмента (шариков и т.д.) не велика. Это усилие имеет еврей целью лишь обеспечение нормального, контакта рабочих тел-шариков с обрабатываемой поверхностью . Обычно это усилие составл ет 4-6 кг (40-60 Н), при котором величина внедрени  рабочего тела s поверхность превышает толщину окисной пленки.

Кинематика способа представлена на фиг. 1,2. Фиг.1 -дл  цилиндрических поверхностей; фиг.2 - дл  Плоских поверхностей с инструментом типа торцевой фрезы. В процессе обработки рабочему инструменту 1, внедренному в обрабатываемую поверх- ность 2 силой Рст таким образом, чтобы величина внедрени  рабочего тела в поверхность превышает толщину окисной пленки, сообщаютс  движени  подачи в двух направлени х - круговом и продольном - со скоростьюА/кр и Vnp соответственно , а также колебани  с амплитудой Ј 5-10 мкм вдоль одного из направлений подачи и в направлении, перпендикул рном обрабатываемой поверхности, . /

Эксперименты, проведенные при таком способе обработки сварочной проволоки из сплавов типа АМг, показали, что эффективное удаление ранее образовавшейс  на ее поверхности окисной. пленки и значительное снижение шероховатости достигаетс  при следующих режимах:. :

СКОРОСТЬ ПрОТЯЖКИ ПрОВОЛОКИ Vnp 140

мм/мин; частота вращени  инструмента VKp 2000 об/мкн; сила прижати  рабочего тела к поверхности Рст - 4 кг. При этом рабочим телам (шарикам) сообщались колебани  ультразвуковой частоты 2.0 кГц и амплитудами Ј 10 мкм..

Ra проволоки до обработки « 0,3 мкм, после обработки - 0,09 мкм.

При этом был сн т поверхностный слой величиной 0,01 мм.

Предлагаемый способ ультразвуковой безабразивной обработки металлических поверхностей , подверженных образованию окисной пленки, реализован в устройстве, конструкци  которого представлена на фиг.З.

Устройство содержит установленную в патрон токарного станка рабочую головку 1, несущую рабочие инструменты-шарики 2. Шарики 2, совершающие главное движение в виде УЗК, получают его от элемента 3,

производ щего механические колебани  ультразвуковой части, которым быть либо концентратор, либо гильза, колебани  на которую передаютс  от концентратора, совершающего продольные колебани  через планку, совершающую изгибные колебани  (на чертеже не показаны), шарики 2 прижимаютс  к обрабатываемой проволоке 4 прижимами 5 при помощи пружин 6. Необходима  регулировка усили  поджати 

шариков 2 к обрабатываемой проволоке 4

осуществл етс  винтами 7 и контролируетс  по тарировочным шпалам 8. С целью более благопри тного протекани  ультразвукового процесса контакт шариков 2 с корпусом 1 осуществл етс  по конической поверхности 9. Прот жка проволоки осуществл етс  с помощью прот жного устройства, состо щего из барабана, на который наматываетс  проволока 4, и который вращаетс  при помощи

электродвигател . Дл  создани  необходимого нат жени  проволоки 4 в процессе обработки должен быть предусмотрен тормоз. В услови х массового производства необходимо предусмотреть еще р д допрлнительных устройств, а именно: устройство подачи смазки и устройство удалени  продуктов износа из зоны обработки, а также кожух, предотвращающий разбрызгивание смазки в процессе обработки.

.:.. -- : . -

Устройство работает следующим образом . :-

Рабоча  головка 1, несуща  рабочие инструменты-шарики 2, устанавливаетс  в

патрон токарного станка и закрепл етс . Сварочна  проволока 4 пропускаетс  через патрон и ультразвуковую колебательную систему 3. Конец проволоки 4 закрепл етс  на барабане. Тормоз придает обрабатываемой

проволоке 4 необходимое нат жение в процессе обработки. Затем регулируетс  необходимое усилие прижати  элемента 3, совершающего механические колебани  ультразвуковой частоты к рабочим телам шарикам 2, создаваемое пружинами 6. Это

усилие имеет своей целью лишь обеспечение нормального контакта элемента 3 с рабочими телами-шариками 2. Оно не должно быть значительным, чтобы не снижать амплитуду УЗК, При сборке должна быть обеспече- на соосность рабочей головки 1 и элемента 3. Далее винтами 7 устанавливаетс  по торцо- вочной шпале 8 усилие п рижати  рабочихтел- шариков 2 к обрабатываемой проволоке 4. Затем включаетс  генератор УЗК и оконча- тельно, путем подстройки, устанавливаетс  резонансна  частота всей ультразвуковой колебательной системы. Включаетс  электродвигатель и проволоке .4 сообщаетс  необходима  продольна  подача, включаетс  токарный станок с необходимым значением частоты вращени  патрона (круговой подачей ). В результате рабочие тела-шарики 2 получают главное движение в виде УЗК с параметрами частоты колебаний f 20 кГц и амплитудой Ј 10 мкм, причем эта амплитуда будет иметь две составл ющие вдоль и поперек оси проволоки и круговую подачу об/мин. Проволоке сообщаетс  движение продольной подачи Vnp 140 мм/мин. Таким образом, обработка проволоки 4 производитс  за один проход, что достигаетс  согласованием расчетных режимов обработки . Достигаетс  повышение качества поверхностного сло : от Ra 0,3 мкм перед обработкой до 0,09 мкм после обработки. При этом съем поверхностного сло  составл ет 0,01 мм.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ ультразвуковой безабразивной обработки поверхностей, при котором рабочий инструмент прижимают к поверхности обрабатываемой детали и сообщают им перемещение относительно друг друга, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества поверхностного сло  и производительности обработки за счет одновременного сн ти  окисной пленки и выглаживани  поверхности, рабочему инструменту сообщают вращательное движение, при этом усилие прижати  инструмента к обрабатываемой поверхности подбирают так, что величина внедрени  рабочего инструмента в поверхность превышает толщину окисной пленки, а ультразвуковые колебани  инструменту сообщают амплитудой мкм.

   ffrt в/геге ем

   $%уд/

   К/

   I