RU199454U1

RU199454U1 - DEVICE FOR BORING HOLES IN PRODUCTS FROM CORROSION RESISTANT ALUMINUM ALLOYS

Info

Publication number: RU199454U1
Application number: RU2020110211U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Викторович Максаров; Виктор Адольфович Красный; Тарас Сергеевич Голиков
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2020-09-02

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к чистовой обработке отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов. Устройство для растачивания отверстий в изделиях из коррозионностойких алюминиевых сплавов содержит борштангу, акустическую головку в виде установленного в ее корпусе магнитострикционного преобразователя, соединенного с концентратором, закрепленным на его торце резцом для точения. Магнитострикционный преобразователь закреплен на торце борштанги, параллельно оси заготовки, при этом концентратор установлен на торце магнитострикционного преобразователя и примыкает к боковой поверхности резца, который жестко закреплен на противоположном конце борштанги. Техническим результатом является повышение износостойкости режущего инструмента и качества обрабатываемой поверхности. 1 ил.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely, to the finishing of holes in articles made of corrosion-resistant aluminum alloys. The device for boring holes in products made of corrosion-resistant aluminum alloys contains a boring bar, an acoustic head in the form of a magnetostrictive transducer installed in its housing, connected to a concentrator fixed at its end with a turning cutter. The magnetostrictive transducer is fixed at the end of the boring bar parallel to the workpiece axis, while the concentrator is installed at the end of the magnetostrictive transducer and adjoins the lateral surface of the cutter, which is rigidly fixed at the opposite end of the boring bar. The technical result is to increase the wear resistance of the cutting tool and the quality of the processed surface. 1 ill.

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к чистовой обработке отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to finishing holes in products made of corrosion-resistant aluminum alloys.

Известно устройство для чистового точения и финишной обработки поверхностей деталей ультразвуком (патент RU №2238839, опубл. 27.10.2004), содержащее акустическую систему в виде установленного в корпусе магнитострикционного преобразователя, соединенного с ним концентратора, на торце которого закреплен излучатель ультразвука, и шпильку, предназначенную для соединения концентратора с излучателем ультразвука, торец которого выполнен в виде рабочего наконечника. Устройство содержит также резец для чистового точения, расположенный перед излучателем ультразвука.A device for finishing turning and finishing the surfaces of parts with ultrasound is known (patent RU No. 2238839, publ. 27.10.2004), containing an acoustic system in the form of a magnetostrictive transducer installed in the housing, a concentrator connected to it, at the end of which an ultrasound emitter is fixed, and a hairpin, designed to connect the concentrator with an ultrasound emitter, the end of which is made in the form of a working tip. The device also contains a finishing cutter located in front of the ultrasound transducer.

Недостатком является ухудшение шероховатости поверхности вследствие наложения на подачу резания резца двойной амплитуды концентратора с излучателем ультразвука.The disadvantage is the deterioration of the surface roughness due to the imposition of a double-amplitude cutter with an ultrasound emitter on the cutting feed.

Известно устройство для резания и финишной обработки наружных и внутренних поверхностей металлов (патент RU №2229371, опубл. 27.05.2004), содержит акустическую систему, включающую установленный в корпусе магнитострикционный преобразователь, соединенный с концентратором, на торцевой части которого с помощью шпильки закреплен излучатель ультразвука с рабочим наконечником на его торце, при этом излучатель ультразвука представляет собой съемные резонансные волноводы, предназначенные соответственно для резания металлов и финишной обработки их поверхностей. Устройство также содержит прилив для крепления его к станку.Known device for cutting and finishing the outer and inner surfaces of metals (patent RU No. 2229371, publ. 05/27/2004), contains an acoustic system, including a magnetostrictive transducer installed in a housing, connected to a concentrator, on the end part of which an ultrasound emitter is fixed with a pin with a working tip at its end, while the ultrasound emitter is a removable resonant waveguide designed, respectively, for cutting metals and finishing their surfaces. The device also contains a boss for attaching it to the machine.

Недостатком является соединение инструмента с магнитострикционным преобразователем напрямую сообщающее резонансному волноводу колебательные движения, которые ухудшают шероховатости поверхности вследствие наложения на подачу резания резца двойной амплитуды.The disadvantage is the connection of the tool with a magnetostrictive transducer directly imparting oscillatory movements to the resonant waveguide, which worsen the surface roughness due to the imposition of a double amplitude cutter on the cutting feed.

Известна система для ультразвуковой обработки поверхностей деталей (патент RU №2252128, опубл. 20.05.2005),содержит акустическую головку с приливами на ее корпусе и каретку для крепления головки к станку с возможностью смещения вдоль ее продольной оси и для поворота ее вокруг своей вертикальной оси. Каретка акустической головки состоит из двух частей, одна из которых представляет неподвижное основание, закрепленное на подвижной каретке станка, а другая выполнена в виде подвижного основания с контактной площадкой. Последняя соединена с приливами акустической головки посредством стопорных элементов, размещенных в фасонных пазах. В подвижном основании предусмотрены механизм поджатия и рычаг со стопорным элементом.A known system for ultrasonic treatment of the surfaces of parts (patent RU No. 2252128, publ. 20.05.2005), contains an acoustic head with tides on its body and a carriage for attaching the head to the machine with the possibility of displacement along its longitudinal axis and to rotate it around its vertical axis ... The carriage of the acoustic head consists of two parts, one of which is a fixed base fixed on the movable carriage of the machine, and the other is made in the form of a movable base with a contact pad. The latter is connected to the lugs of the acoustic head by means of locking elements located in the shaped grooves. The movable base is provided with a compression mechanism and a lever with a locking element.

Недостатком данной системы для ультразвуковой обработки поверхности деталей является то, что в представленной системе режущий инструмент осуществляет обычную обработку, но для улучшения качества поверхности используют излучатель ультразвука в режиме продольных колебаний со сдвигом во времени.The disadvantage of this system for ultrasonic treatment of the surface of parts is that in the presented system, the cutting tool performs conventional processing, but to improve the surface quality, an ultrasound emitter is used in the mode of longitudinal oscillations with a shift in time.

Известно устройство (патент RU №103767, опубл. 27.04.2011), где инструментальная державка исполнительной системы технологического стенда для финишной обработки изделий из хрупких материалов с нанометрической точностью лезвийным инструментом, включающая корпус со средствами крепления к прецизионному суппорту технологического стенда и узел крепления лезвийного инструмента, а пассивное звено оснащено средством акустической развязки волноводного тракта с корпусом державки. Инструментальная державка оснащена ультразвуковой колебательной системой в виде составного волноводного тракта, который включает последовательно установленные и жестко связанные между собой резонансные активный элемент, и пассивное звено в виде полуволновых трансформатора скорости и волновода, корпус державки выполнен с продольно расположенной цилиндрической внутренней полостью, а пассивное звено оснащено средством акустической развязки волноводного тракта с корпусом державки.Known device (patent RU No. 103767, publ. 04/27/2011), where the tool holder of the executive system of the technological stand for finishing products from brittle materials with nanometric precision blade tool, including a housing with means of attachment to the precision support of the technological stand and a blade tool attachment , and the passive link is equipped with a means of acoustic decoupling of the waveguide path from the holder body. The tool holder is equipped with an ultrasonic oscillating system in the form of a composite waveguide path, which includes a resonant active element installed in series and rigidly connected to each other, and a passive link in the form of a half-wave velocity transformer and a waveguide, the holder body is made with a longitudinally arranged cylindrical inner cavity, and the passive link is equipped with means of acoustic decoupling of the waveguide path from the holder body.

Недостатком этого устройства является установка последовательно на державке режущего инструмента и волноводного тракта, которым передаются ультразвуковые колебания системы, что является процессом ухудшения шероховатости поверхности. Так же данная конструкция рассчитана только на обработку хрупких материалов.The disadvantage of this device is the sequential installation on the holder of the cutting tool and the waveguide path, to which the ultrasonic vibrations of the system are transmitted, which is a process of deterioration of the surface roughness. Also, this design is designed only for the processing of fragile materials.

Известен комбинированный способ обработки отверстий и устройство для его осуществления (патент RU №2293012, опубл. 10.02.2007), устройство содержит ультразвуковую колебательную систему, режущий и деформирующий элементы. При этом ультразвуковая колебательная система выполнена в виде двух пьезоэлектрических элементов и двух последовательно расположенных и акустически связанных между собой металлических частотно-понижающих накладок. Конечная часть волновода выполнена разветвленной формы с образованием двух наконечников. На наконечниках закреплены противоположно расположенные режущий и деформирующий элементы, рабочие части которых выполнены из условия нахождения в плоскости максимальных колебательных смещений.Known is a combined method for processing holes and a device for its implementation (patent RU No. 2293012, publ. 10.02.2007), the device contains an ultrasonic vibrating system, cutting and deforming elements. In this case, the ultrasonic oscillatory system is made in the form of two piezoelectric elements and two sequentially located and acoustically interconnected metal frequency-lowering pads. The end part of the waveguide is branched to form two tips. Oppositely located cutting and deforming elements are fixed on the tips, the working parts of which are made from the condition of being in the plane of the maximum vibrational displacements.

Недостатком этого устройства является совмещение на державке режущего инструмента и деформирующего элемента, которым через державку передаются ультразвуковые колебания системы, что также является процессом ухудшения шероховатости поверхности.The disadvantage of this device is the combination of the cutting tool and the deforming element on the holder, which transmit ultrasonic vibrations of the system through the holder, which is also a process of deteriorating the surface roughness.

Известно устройство для точения и финишной обработки внутренних поверхностей деталей ультразвуком (варианты) (патент RU №2343064, опубл. 10.01.2009), принятый за прототип. Устройство содержит борштангу, акустическую головку с корпусом, в виде установленного в ее корпусе магнитострикционного преобразователя, который соединен с концентратором, съемный излучатель ультразвука и автономную систему для подачи охлаждающего вещества в корпус акустической головки. Съемный излучатель ультразвука выполнен в виде резонансного волновода и закреплен на торце концентратора. Торцы съемного излучателя ультразвука выполнены в виде рабочих наконечников, один из которых выполнен в виде сферической поверхности для финишной обработки поверхностей, а другой -в виде резца для точения. Акустическая головка закреплена со стороны магнитострикционного преобразователя на борштанге.Known device for turning and finishing the inner surfaces of parts with ultrasound (options) (patent RU No. 2343064, publ. 10.01.2009), taken as a prototype. The device contains a boring bar, an acoustic head with a housing in the form of a magnetostrictive transducer installed in its housing, which is connected to a concentrator, a removable ultrasound emitter and an autonomous system for supplying a coolant to the acoustic head housing. The removable ultrasound emitter is made in the form of a resonant waveguide and is attached to the end of the concentrator. The ends of the removable ultrasound transducer are made in the form of working tips, one of which is made in the form of a spherical surface for finishing surfaces, and the other in the form of a cutter for turning. The acoustic head is fixed on the side of the magnetostrictive transducer on the boring bar.

Недостатком данного решения является то, что в этом решении акустическая головка с излучателем ультразвуковых колебаний закреплена на борштанге, на торцевой части которой находятся с одной стороны инструмент, а с другой - наконечник для сглаживания неровностей шероховатости поверхности. Наряду с улучшением обрабатываемости материала происходит интенсивное изнашивание инструмента, который перемещается относительно обрабатываемой поверхности с наложенной на подачу резания резца двойной амплитуды ультразвуковых колебаний, что приводит к ухудшению шероховатости поверхности. Недостатком этого устройства является использование дополнительной операции для сглаживания неровностей шероховатости поверхности финишной обработкой с помощью рабочих наконечников в виде сферических поверхностей.The disadvantage of this solution is that in this solution the acoustic head with the emitter of ultrasonic vibrations is fixed on the boring bar, on the end part of which there is a tool on one side, and on the other - a tip for smoothing out irregularities of the surface roughness. Along with the improvement of the machinability of the material, intensive wear of the tool occurs, which moves relative to the machined surface with the double amplitude of ultrasonic vibrations superimposed on the cutting feed, which leads to a deterioration in the surface roughness. The disadvantage of this device is the use of an additional operation for smoothing the roughness of the surface by finishing with the help of working tips in the form of spherical surfaces.

Техническим результатом является создание устройства для растачивания отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов, что позволит повысить износостойкость режущего инструмента и качество обрабатываемой поверхности.The technical result is the creation of a device for boring holes in products made of corrosion-resistant aluminum alloys, which will increase the wear resistance of the cutting tool and the quality of the processed surface.

Технический результат достигается тем, что магнитострикционный преобразователь закреплен на торце борштанги, параллельно оси заготовки, при этом концентратор, установлен на торце магнитострикционного преобразователя и примыкает к боковой поверхности резца, который жестко закреплен на противоположном конце борштанги.The technical result is achieved by the fact that the magnetostrictive transducer is fixed at the end of the boring bar parallel to the workpiece axis, while the concentrator is installed at the end of the magnetostrictive transducer and adjoins the lateral surface of the cutter, which is rigidly fixed at the opposite end of the boring bar.

Устройство поясняется следующей фигурой:The device is illustrated by the following figure:

Фиг. 1 - Устройство для растачивания отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов, где:FIG. 1 - A device for boring holes in products made of corrosion-resistant aluminum alloys, where:

1 - магнитострикционный преобразователь;1 - magnetostrictive transducer;

2 - борштанга;2 - boring bar;

3 - резцедержатель;3 - tool holder;

4 - заготовка;4 - blank;

5 - концетратор;5 - concentrator;

6 - резец;6 - cutter;

7 - ультразвуковой генератор;7 - ultrasonic generator;

8 - направление вращения заготовки;8 - the direction of rotation of the workpiece;

9 - двойная амплитуда колебаний;9 - double amplitude of oscillations;

10 - направление подачи.10 - feed direction.

Устройство для растачивания отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов (фиг. 1) содержит акустическую головку, в корпусе которой установлен магнитострикционный преобразователь 1. Магнитострикционный преобразователь 1 жестко закрепленный на торце борштанги 2, параллельно оси заготовки 4. Борштанга 4, установлена в резцедержателе 3. Концентратор 5, установленный на торце магнитострикционного преобразователя 1, примыкает к боковой поверхности резца 6, жестко закрепленного на противоположном конце, борштанги 2. Магнитострикционный преобразователь 1 подключен к ультразвуковому генератору 7, посредством гибкого кабеля.A device for boring holes in products made of corrosion-resistant aluminum alloys (Fig. 1) contains an acoustic head, in the housing of which a magnetostrictive transducer 1 is installed. Magnetostrictive transducer 1 is rigidly fixed on the end of the boring bar 2, parallel to the workpiece axis 4. Boring bar 4 is installed in the tool holder 3. The concentrator 5, installed at the end of the magnetostrictive transducer 1, is adjacent to the lateral surface of the cutter 6, rigidly fixed at the opposite end, of the boring bar 2. The magnetostrictive transducer 1 is connected to the ultrasonic generator 7 via a flexible cable.

Обработка изделия из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов осуществляется следующим образом. Заготовка 4 устанавливается в 3-х кулачковый патрон. В резцедержатель 3 устанавливается борштанга 2, на котором закреплен магнитострикционный преобразователь 1 таким образом, чтобы концентратор 5 в точке контакта на расстоянии L_peз от вершины расточного резца обеспечил плотный контакт к его боковой поверхности.Processing of a product made of corrosion-resistant aluminum alloys is carried out as follows. Workpiece 4 is installed in a 3-jaw chuck. A boring bar 2 is installed in the tool holder 3, on which the magnetostrictive transducer 1 is fixed in such a way that the concentrator 5 at the contact point at a distance L _pez from the top of the boring tool provides close contact to its lateral surface.

Перед обработкой изделия осуществляется подача питания от ультразвукового генератора 7 на магнитострикционный преобразователь 1. Концентратор 5 поджатый к боковой поверхности резца 6 формирует энергию бегущих волн от точки контакта наконечника с резцом до зоны резания в двойной амплитуде колебаний 9 в направлении подачи 10 резца. На этапе обработки заготовки 4 закрепленной на борштанге 2 резец 6 под ультразвуковым воздействием в соответствии с параметрами его поперечного сечения hxb и предела прочности σ_в, формирует энергию бегущих волн от точки контакта резонансного волновода с резцом 6 до зоны резания в режиме минимальной амплитуды в направлении подачи резца. Энергия бегущих волн по стержню державки резца 6 не позволяет образовать нарост при сходе стружки по передней поверхности резца и налипание слоев нароста на обрабатываемую поверхность, что оказывает влияние на качество обрабатываемой поверхности и существенным образом обеспечивает улучшение шероховатости поверхности коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.Before processing the product, power is supplied from the ultrasonic generator 7 to the magnetostrictive transducer 1. The concentrator 5 pressed against the lateral surface of the cutter 6 generates the energy of traveling waves from the point of contact of the tip with the cutter to the cutting zone in double amplitude of vibrations 9 in the direction of feed 10 of the cutter. At the stage of processing the workpiece 4 fixed on the boring bar 2, the cutter 6 under ultrasonic action in accordance with the parameters of its cross section hxb and the ultimate strength σ _in , forms the energy of traveling waves from the point of contact of the resonant waveguide with the cutter 6 to the cutting zone in the mode of minimum amplitude in the direction of feed cutter. The energy of traveling waves along the rod of the tool holder 6 does not allow the formation of a build-up when the chips come off along the front surface of the cutter and the adhesion of build-up layers to the machined surface, which affects the quality of the machined surface and significantly improves the surface roughness of corrosion-resistant aluminum alloys.

В процессе технологической обработки, устройство осуществляющее формирование энергии бегущих волн от точки контакта резонансного волновода с резцом до зоны резания в режиме минимальной амплитуды в направлении подачи резца не позволяет образовать нарост при сходе стружки по передней поверхности резца и налипание слоев нароста на обрабатываемую поверхность изделий из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.In the process of technological processing, the device that generates the energy of traveling waves from the point of contact of the resonant waveguide with the cutter to the cutting zone in the mode of minimum amplitude in the direction of the cutter feed does not allow the formation of a build-up when chips come off the front surface of the cutter and the adhesion of build-up layers on the processed surface of products made of corrosion -resistant aluminum alloys.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить технический результат, заключающийся в улучшении качества поверхности коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.Thus, the proposed invention allows you to obtain a technical result, which consists in improving the surface quality of corrosion-resistant aluminum alloys.

Claims

A device for boring holes in products made of corrosion-resistant aluminum alloys, containing a boring bar fixed at one end in a tool holder, an acoustic head, in the case of which a magnetostrictive transducer is installed, connected to a concentrator, at the end of which a turning cutter is fixed, characterized in that the magnetostrictive transducer is fixed at the end of the boring bar, parallel to the axis of the product, and the concentrator is installed at the end of the magnetostrictive transducer and adjoins the lateral surface of the cutter rigidly fixed at the end of the boring bar opposite from the tool holder.