RU2095217C1

RU2095217C1 - Apparatus for ultrasonic finishing and strengthening outer cylindrical surfaces

Info

Publication number: RU2095217C1
Application number: RU96105284A
Authority: RU
Inventors: Т.М. Гаврилова; Г.А. Осипенкова; Л.И. Карпов; Л.Ю. Молодавкина
Original assignee: Акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат"
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: finishing and strengthening outer cylindrical surfaces of parts with use of torsion ultrasonic oscillations applied to deformed member. SUBSTANCE: apparatus includes concentrator with deforming member in its outlet end; two magnetostrictive transducers joined with inlet end of said concentrator by means of waveguides. Said transducers are mounted in struts secured to plate. Said plate also carries strip and angles for mounting support assembly. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к чистовой обработке металлов давлением, в частности к приспособлениям для чистовой и упрочняющей обработке наружных цилиндрических поверхностей деталей с применением ультразвуковых крутильных колебаний, прикладываемых к деформирующему элементу (шарику). The invention relates to the finishing of metals by pressure, in particular to devices for finishing and hardening of the outer cylindrical surfaces of parts using ultrasonic torsional vibrations applied to a deforming element (ball).

Известны схемы возбуждения крутильных колебаний [1] [2] [3] содержащие магнитострикционный преобразователь, концентратор. Known schemes for the excitation of torsional vibrations [1] [2] [3] containing a magnetostrictive transducer, hub.

Для возбуждения крутильных колебаний на выходном торце концентратора необходимо либо изготовить концентратор по специальной технологии: на длине, равной четверти волны, по образующей цилиндра инструмента выфрезеровываются несколько прорезей, постепенно углубляющихся в его тело по мере приближения к торцевой части; после запрессовки в них латунных вкладышей инструмент скручивается в горячем состоянии так, чтобы шаг многоэаходной прорези уменьшился к торцу; либо использовать магнито-стрикционный преобразователь крутильных колебаний, описанные в [1] эти устройства промышленного применения но получили из-за сложности конструкции и настройки. To initiate torsional vibrations at the output end of the concentrator, it is necessary either to manufacture the concentrator using a special technology: several slots are milled along the generatrix of the tool cylinder at a length equal to a quarter of the wave and gradually deepen into its body as it approaches the end part; after the brass liners are pressed into them, the tool is twisted in a hot state so that the step of the multi-exit cut decreases to the end; or use a magneto-strictive torsional vibration transducer, described in [1] by these devices of industrial application but received due to the complexity of design and configuration.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция возбуждения крутильных колебаний на входном торце концентратора двумя синхронно работающими магнито-стрикционными преобразователями [2]
Недостатком конструкции является высокая материалоемкость концентратора, громоздкость конструкции, что приводит к вибрациям при обработке и ухудшению качества обрабатываемой поверхности.The closest in technical essence is the design of the excitation of torsional vibrations at the input end of the concentrator with two synchronously operating magneto-striction converters [2]
The disadvantage of the design is the high material consumption of the hub, the bulkiness of the design, which leads to vibration during processing and deterioration of the quality of the treated surface.

Задачей изобретения является повышение качества ультразвуковой чистовой отделочноупрочняющей обработки и расширение технологических возможностей токарного станка. The objective of the invention is to improve the quality of ultrasonic finishing finishing hardening and expanding the technological capabilities of the lathe.

Поставленная задача решается путем приложения крутильных колебаний к деформирующему элементу шарику. The problem is solved by applying torsional vibrations to the deforming element of the ball.

На фиг. 1 и 2 представлено устройство для возбуждения крутильных колебаний на торце элемента, где размещается деформирующий элемент шарик. In FIG. 1 and 2 show a device for exciting torsional vibrations at the end of an element where a ball deforming element is located.

Устройство состоит из концентратора 1, на выходном торце которого размещается деформирующий элемент шарик 2. Со входным торцам концентратора 1 соединены волноводы 3 и 4, которые в свою очередь связаны с магнитострикционными преобразователями ПМС-15А-13 5 и 6. Преобразователи крепятся на стойках 7 и 3, которые закреплены на плите 9. К плите 9 также крепится планка 10 и уголки 11 и 12, на которых размещается опора 13. The device consists of a concentrator 1, at the output end of which a deforming element ball 2 is placed. Waveguides 3 and 4 are connected to the input ends of the concentrator 1, which in turn are connected with magnetostrictive converters ПМС-15А-13 5 and 6. The converters are mounted on racks 7 and 3, which are mounted on the plate 9. To the plate 9 is also attached to the strap 10 and the corners 11 and 12, which is placed on the support 13.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Ультразвуковые продольные колебания с частотой 18000 Гц и амплитудой 12 мим, создаваемые магнитно-стрикционными преобразователями 5 и 6, через волноводы 3 и 4 поступают на концентратор 1, где преобразуются в крутильные. Деформирующий элемент шарик 2, закрепленный на выходном торце концентратора 1, получает крутильные колебания с частотой 18000 Гц и амплитудой 60 мкм. Устройство размещается на суппорте токарного станка и закрепляется с помощью винтов, устанавливаемых в отверстиях на уголках 11 и 12. Опора 13 служит для поддержания концентратора 1. Ultrasonic longitudinal vibrations with a frequency of 18000 Hz and an amplitude of 12 mim, created by the magneto-striction transducers 5 and 6, are transmitted through the waveguides 3 and 4 to hub 1, where they are converted into torsional ones. The deforming element, the ball 2, mounted on the output end of the concentrator 1, receives torsional vibrations with a frequency of 18000 Hz and an amplitude of 60 μm. The device is placed on a support of a lathe and is fixed with screws installed in the holes at corners 11 and 12. Support 13 serves to maintain the hub 1.

Обрабатываемая деталь устанавливается в патроне или в центрах. Усилие прижима концентратора 1 с деформирующим элементом шариком 2 к обрабатываемой поверхности детали создается за счет перемещения поперечного суппорта станка. The workpiece is installed in the cartridge or in the centers. The clamping force of the concentrator 1 with the deforming element of the ball 2 to the workpiece surface is created by moving the transverse support of the machine.

В качестве источника ультразвуковых колебаний используется ультразвуковой генератор УЗГ-3-4. An ultrasonic generator UZG-3-4 is used as a source of ultrasonic vibrations.

Простота конструкции данного устройства позволяет использовать стандартные элементы и применять его без дополнительных затрат на переналадку оборудования и использовать универсальные токарные станки. The simplicity of the design of this device allows the use of standard elements and its application without additional costs for the readjustment of equipment and the use of universal lathes.

Данное устройство было изготовлено и опробовано в условиях промышленного производства. Результаты испытаний показали, что после обработки наружной цилиндрической поверхности с приложением ультразвуковых крутильных колебаний к деформирующему элементу парику параметр шероховатости Ra снизился на 18 - 30% параметр шероховатости Rz снизился на 27 45% средний шаг неровностей в 2 4 раза, а на некоторых образцах в 8 раз, относительная опорная поверхность увеличилась на 28 35%
Таким образом заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.This device was manufactured and tested in an industrial environment. The test results showed that after processing the outer cylindrical surface with the application of ultrasonic torsional vibrations to the deforming element of the wig, the roughness parameter Ra decreased by 18 - 30%, the roughness parameter Rz decreased by 27 45%, the average roughness pitch was 2-4 times, and on some samples - 8 times, the relative abutment surface increased by 28 35%
Thus, the claimed technical solution fully fulfills the task.

Заявляемое техническое решение но известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям критерия "новизна". При анализе на критерий "изобретательский уровень" не обнаружен но источников информации, указывающих на известность решения, использованного по функциональному назначению и поставленной задаче изобретения. Техническое решение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "промышленная применимость". The claimed technical solution but is known in the Russian Federation and abroad and meets the requirements of the criterion of "novelty." When analyzing the criterion of "inventive step", no information sources were found indicating the popularity of the solution used for its intended purpose and the task of the invention. The technical solution can be implemented industrially in mass production using well-known technical means, technologies and materials and meets the requirements of the criterion of "industrial applicability".

Claims

A device for ultrasonic finishing and hardening processing of external cylindrical surfaces, containing two magnetostrictive transducers and a hub, characterized in that the device is equipped with two waveguides, one of the ends of which is connected to the corresponding magnetostrictive transducer, and the other ends are connected to the concentrator, at the output end of which is located deforming element, and the hub is mounted on a support to give rigidity to the structure.