RU2030255C1 - Method and device for machining of metals - Google Patents
Method and device for machining of metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030255C1 RU2030255C1 SU5047317A RU2030255C1 RU 2030255 C1 RU2030255 C1 RU 2030255C1 SU 5047317 A SU5047317 A SU 5047317A RU 2030255 C1 RU2030255 C1 RU 2030255C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutter
- workpiece
- cutting
- vibrations
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turning (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения эффективности обработки на основе вибраций в режиме резонанса. The invention relates to mechanical engineering and can be used to improve the processing efficiency based on vibration in resonance mode.
Известен способ обработки металлов на основе термообработки, когда к обрабатываемой детали подводят электроды, подают на них импульсное возбуждающее напряжение, нагревают деталь и придают ей необходимую форму. A known method of processing metals based on heat treatment, when the electrodes are fed to the workpiece, impulse excitation voltage is applied to them, the part is heated and given the necessary shape.
Известный способ трудоемок, нетехнологичен, требует значительных материальных затрат и не использует свойства материала детали. Известен также способ обработки металлов резанием, включающий размещение виброисточника на поверхности материала изделия, возбуждение упругих колебаний в материале и последующую его обработку до достижения положительного эффекта. Известный способ также трудоемок, нетехнологичен, не позволяет использовать состояние и свойства материала изделия для повышения эффективности обработки в резонансном режиме. The known method is time-consuming, low-tech, requires significant material costs and does not use the properties of the material of the part. There is also known a method of processing metals by cutting, including placing a vibration source on the surface of the material of the product, the excitation of elastic vibrations in the material and its subsequent processing to achieve a positive effect. The known method is also time-consuming, low-tech, does not allow to use the state and properties of the material of the product to increase the processing efficiency in the resonant mode.
Цель изобретения - снижение энергоемкости. The purpose of the invention is the reduction of energy intensity.
Поставленная цель достигается тем, что выполняют внутри резца выемку, размещают в ней редкоземельное вещество, вставляют в него электроды, подают на них возбуждающее напряжение и возбуждают упругие колебания, которые согласуют с собственными колебаниями материала изделия. Параметрами упругих волн управляют, изменяя частоту и величину возбуждающего напряжения, подаваемого посредством электродов на редкоземельное вещество, обладающее гигантской магнитострикцией. Перед обработкой детали резанием возбуждают в материале детали упругие колебания, регистрируют их, выявляют собственные частоты материала детали и резца и определяют их спектры. This goal is achieved by the fact that a recess is made inside the cutter, a rare-earth substance is placed in it, electrodes are inserted into it, exciting voltage is applied to them and elastic vibrations are excited, which are consistent with the natural vibrations of the product material. The parameters of the elastic waves are controlled by changing the frequency and magnitude of the exciting voltage applied by electrodes to a rare-earth substance with giant magnetostriction. Before machining a part by cutting, elastic vibrations in the part material are excited, they are recorded, the natural frequencies of the part and cutter material are detected, and their spectra are determined.
Перед обработкой материала детали резанием осуществляют неразрушающий контроль материала изделия, из которого изготавливают деталь. До, во время и после обработки детали производят неразрушающий контроль как детали, так и режущего инструмента. Before processing the material of the part by cutting, non-destructive testing of the material of the product from which the part is made is carried out. Before, during and after machining, the parts perform non-destructive testing of both the part and the cutting tool.
На чертеже приведена схема реализации способа. The drawing shows a diagram of the implementation of the method.
Схема содержит заготовку 1, основной элемент 2, охлаждающую жидкость 3, вспомогательный элемент 4, источник 5 возбуждающего напряжения, информационно-вы- числительный комплекс (ИВК) 6, электроды 7, стружку 8. The circuit contains a blank 1, a
Способ осуществляют следующим образом. Размещают в полости основного элемента (резца) 2 вспомогательный элемент 4, в качестве которого используют редкоземельные вещества, обладающие гигантской магнитострикцией, подают на вспомогательный элемент 4 посредством электродов 7 возбуждающее напряжение от источника 5, причем, изменяя частоту и величину возбуждающего напряжения, управляют параметрами упругих колебаний, возбуждаемых в резце-основном элементе 2. Возбуждают в основном элементе упругие колебания, причем согласуют их частоту с собственными колебаниями материала заготовки, что позволяет повысить эффективность и производительность обработки заготовки 1 резанием, т.е. обработку заготовки резанием осуществляют в резонансном режиме. The method is as follows. An
Для более эффективной обработки заготовки перед обработкой возбуждают в материале заготовки упругие колебания и выявляют собственные частоты материала заготовки и основного элемента - резца, определяют их спектры и осуществляют неразрушающий контроль материала заготовки основного элемента до, во время и после обработки. To process the workpiece more efficiently, before processing, elastic vibrations are excited in the workpiece material and the natural frequencies of the workpiece material and the main element - the cutter are detected, their spectra are determined and non-destructive testing of the workpiece material of the main element is performed before, during and after processing.
Преимущества способа состоят в том, что размещение в основном элементе вспомогательного элемента, в качестве которого используют редкоземельные вещества, позволяет осуществить возбуждение упругих колебаний в материале заготовки и основного элемента в выбранном диапазоне частот, неразрушающий контроль заготовки и основного элемента до, во время и после обработки и тем самым снизить процент брака и повысить производительность и эффективность способа, осуществлять обработку заготовки в резонансном режиме и снизить энергоемкость способа. The advantages of the method are that the placement of an auxiliary element in the main element, which is used as a rare-earth substance, allows the excitation of elastic vibrations in the material of the workpiece and the main element in the selected frequency range, non-destructive testing of the workpiece and the main element before, during and after processing and thereby reduce the percentage of rejects and increase the productivity and efficiency of the method, process the workpiece in resonance mode and reduce the energy consumption of bah.
Известно устройство для обработки металлов резанием, включающее заготовку, вставленную в шпиндель, которую обогревают электрическим током в месте соприкосновения резца с металлической заготовкой, за счет чего снижают усилие резания и повышают чистоту обработки. A device for processing metals by cutting is known, which includes a workpiece inserted into the spindle, which is heated by electric current at the contact point of the cutter with the metal workpiece, thereby reducing the cutting force and increasing the purity of processing.
Известное устройство трудоемко, нетехнологично, не использует свойства материала заготовки и неразрушающий контроль материала и резца упругими колебаниями. The known device is laborious, non-technological, does not use the properties of the workpiece material and non-destructive testing of the material and the cutter by elastic vibrations.
Известно также устройство, включающее заготовку, вставленную в шпиндель станка, и резец. A device is also known that includes a workpiece inserted into the machine spindle and a cutter.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение производительности. The purpose of the invention is the expansion of functionality and increased productivity.
Для этого устройство дополнительно содержит в основном элементе-резце встроенное в него редкоземельное вещество, электроды, источник возбуждающего напряжения, подключенный к информационно-вычислительному комплексу. For this, the device additionally contains a rare-earth substance, electrodes, an excitation voltage source connected to an information-computer complex, built into the main element-cutter.
Перед обработкой детали резанием вставляют ее в магнитную жидкость, подают на жидкость напряжение, повышая его до такого уровня, при котором жидкость полностью затвердевает, и обрабатывают деталь резанием. Before machining a part by cutting, insert it into a magnetic fluid, apply voltage to the fluid, raising it to a level at which the fluid completely hardens, and treat the part by cutting.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
На электроды 7 подают возбуждающее напряжение от источника 5, возбуждают упругие колебания в резце и заготовке, согласуют колебания резца с собственными колебаниями материала заготовки, регистрируют упругие колебания, определяют по заранее заданной программе заложенную в память ИВК-6 спектры, осуществляют неразрушающий контроль материала заготовки и обрабатывают заготовку 1 в резонансном режиме по заранее заданной программе. Перед обработкой заготовки 1 ее помещают в магнитную жидкость, на которую подают напряжение, постепенно повышая его уровень, при котором жидкость в совокупности с заготовкой не превращается в единое целое, и осуществляют затем обработку заготовки. Exciting voltage from the
Преимущества устройства состоят в том, что закрепление заготовки осуществляют быстро и оперативно с помощью магнитной жидкости, наличие вспомогательного элемента позволяет значительно снизить энергоемкость за счет снижения усилия резания при работе в резонансном режиме. The advantages of the device are that the workpiece is fastened quickly and efficiently using magnetic fluid, the presence of an auxiliary element can significantly reduce the energy intensity by reducing the cutting force when working in resonant mode.
Использование изобретения позволяет значительно снизить энергоемкость и повысить производительность по сравнению с известными способами и устройствами, не использующими упругие колебания и магнитные жидкости для закрепления заготовки. The use of the invention can significantly reduce energy intensity and increase productivity compared with known methods and devices that do not use elastic vibrations and magnetic fluids to secure the workpiece.
П р и м е р. В качестве редкоземельного вещества используют интерметаллические соединения RFe2; SmFe2; TbFe2; DyFe2; HoFe2; ErFe2; TmFe2 с крупностью частиц 0,01-0,09 мм и, изменяя возбуждающее напряжение в диапазоне 380-2100 В, возбуждают в материале заготовки и резце упругие колебания в диапазоне 12-360 кГц.PRI me R. As a rare earth substance, intermetallic compounds RFe 2 are used ; SmFe 2 ; TbFe 2 ; DyFe 2 ; HoFe 2 ; ErFe 2 ; TmFe 2 with a particle size of 0.01-0.09 mm and, changing the exciting voltage in the range of 380-2100 V, excite elastic vibrations in the workpiece material and cutter in the range of 12-360 kHz.
Возбуждают в материале заготовки упругие колебания, медленно поднимая частоту колебаний от минимального уровня до уровня, при котором амплитуда колебаний в волне достигнет максимального значения при одном и том же усилении сигнала и выявляют собственные частоты материала заготовки резца. С помощью Фурье устройств, встроенных в информационно-вычислительный комплекс, определяют спектры колебаний и скорости распространения продольных и сдвиговых волн в материалах заготовки и резца. Elastic vibrations are excited in the workpiece material, slowly raising the oscillation frequency from the minimum level to the level at which the oscillation amplitude in the wave reaches its maximum value at the same signal amplification and eigenfrequencies of the tool material of the cutter are revealed. Using Fourier devices built into the information and computer complex, they determine the vibrational spectra and the propagation velocity of longitudinal and shear waves in the workpiece and cutter materials.
Сопоставляя измеренные скорости Р, и S-волн и спектры этих волн до, во время и после обработки детали резанием в резонансном режиме осуществляют неразрушающий контроль их. Comparing the measured velocities of P, and S-waves and the spectra of these waves before, during and after processing the parts by cutting in the resonant mode, they perform non-destructive testing.
Вставляя заготовку в шпиндель, помещают ее торцы в ферромагнитную жидкость, на которую подают постоянное напряжение при величинах 160-600 В и напряжение медленно повышают до уровня, при котором происходит полное отверждение магнитной жидкости, в совокупности с заготовкой она составляет единое целое. Inserting the workpiece into the spindle, place its ends in a ferromagnetic fluid, to which a constant voltage is applied at values of 160-600 V and the voltage is slowly increased to a level at which the complete curing of the magnetic fluid occurs, together with the workpiece it forms a single whole.
И осуществляют обработку заготовки резанием в резонансном режиме, что позволяет на 20-40% сократить усилие резания и тем самым снизить расход электроэнергии от 30 до 60% и повысить производительность обработки от 80 до 6000% в зависимости от материала детали, ее конфигурации и точности обработки. And they carry out the processing of the workpiece by cutting in resonance mode, which allows to reduce the cutting force by 20-40% and thereby reduce power consumption from 30 to 60% and increase processing productivity from 80 to 6000% depending on the material of the part, its configuration and processing accuracy .
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5047317 RU2030255C1 (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Method and device for machining of metals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5047317 RU2030255C1 (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Method and device for machining of metals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2030255C1 true RU2030255C1 (en) | 1995-03-10 |
Family
ID=21606826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5047317 RU2030255C1 (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Method and device for machining of metals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2030255C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677565C1 (en) * | 2018-03-26 | 2019-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method of treatment of metals with passing electric current pulses through cutting zone |
-
1992
- 1992-04-17 RU SU5047317 patent/RU2030255C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кумабэ Д. "Вибрационное резание", М.: Машиностроение 1985, с.228-230. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677565C1 (en) * | 2018-03-26 | 2019-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method of treatment of metals with passing electric current pulses through cutting zone |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6373935B2 (en) | Method and system for locally adjusting residual stress in metal parts | |
Guo et al. | A study of ultrasonic-aided wire electrical discharge machining | |
US2651148A (en) | Ultrasonic vibratory device | |
JP5935089B2 (en) | High frequency vibration assisted electrolytic grinding method and apparatus | |
JP6397807B2 (en) | Ultrasonic composite vibration welding method | |
CN103962642B (en) | A kind of band saw for metal ultrasonic Cutting indexes method | |
CN109571159B (en) | Free abrasive material micro-ultrasonic machining device and feed adjusting method | |
CN104827185A (en) | High-frequency vibration laser beam welding technology based on electromagnetic type vibration exciter | |
JP2018047508A (en) | Grinding wheel and grinding device | |
RU2030255C1 (en) | Method and device for machining of metals | |
JP2875513B2 (en) | Semiconductor material processing method and apparatus | |
JPS56107832A (en) | Electric discharge machine | |
US4864904A (en) | Ultrasonic vibrational cutting apparatus | |
JP2007237388A (en) | Cutting apparatus | |
CN106834657B (en) | Multidimensional high-frequency micro-vibration aging system and method | |
GB714860A (en) | Improvements relating to turning and planing machining processes | |
JP2018149598A (en) | Ultrasonic complex vibration processing device | |
JP2018138919A (en) | Vibration detector for ultrasonic complex vibration processing device | |
RU2037387C1 (en) | Method of vibratory treatment of construction for changing strained and structural state of construction | |
JP2006198758A (en) | Ultrasonic vibration table | |
Babitsky et al. | Autoresonant homeostat concept for engineering application of nonlinear vibration modes | |
JP2004351605A (en) | Ultrasonic vibrating table | |
RU2131794C1 (en) | Method for controlling process of ultrasonic dimensional working | |
LU502645B1 (en) | Bevelling machining method for quartz crystal resonator | |
JP2009045725A (en) | Shrinkage-fitting type ultrasonic tool holder |