RU2259912C1 - Ultrasonic vibration-percussion tool - Google Patents
Ultrasonic vibration-percussion tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2259912C1 RU2259912C1 RU2004105537/02A RU2004105537A RU2259912C1 RU 2259912 C1 RU2259912 C1 RU 2259912C1 RU 2004105537/02 A RU2004105537/02 A RU 2004105537/02A RU 2004105537 A RU2004105537 A RU 2004105537A RU 2259912 C1 RU2259912 C1 RU 2259912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- sleeve
- vibration
- housing
- transformer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
- B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
Abstract
Description
Изобретение относится преимущественно к ультразвуковым инструментам для виброударной обработки ковких металлов и сплавов пластическим деформированием и может быть использовано для релаксационно-упрочняющей и пассивирующей обработки, например, сварных соединений, поверхностей металлоконструкций, подвергнутых воздействию атмосферной, водной и почвенной коррозии.The invention relates primarily to ultrasonic tools for vibration impact treatment of malleable metals and alloys by plastic deformation and can be used for relaxation-hardening and passivating processing, for example, welded joints, surfaces of metal structures subjected to atmospheric, water and soil corrosion.
Изобретенный инструмент также может быть использован для чеканки, клепки, снятия окалины и ржавчины, некоторых видов долбления, демонтажа механических соединений с натягом, например, типа вал-втулка и винт-гайка, особенно подвергавшихся при эксплуатации коррозионному воздействию.The invented tool can also be used for minting, riveting, removing scale and rust, some types of chiselling, dismantling mechanical connections with interference, for example, shaft-sleeve and screw-nut types, which are especially subjected to corrosion during operation.
Известен ультразвуковой инструмент для ударной обработки сварных соединений [1], который может использоваться в том числе как ручной [2, 3], состоящий из источника возбуждения - электроакустического магнитострикционного излучателя с волноводным акустическим трансформатором (концентратором) и присоединенного к нему рабочего органа в виде обоймы, в которую вставлены деформирующие элементы - бойки в виде цилиндрических ступенчатых стержней, имеющих свободу осевого перемещения и удерживаемых от выпадения из обоймы утолщением на внутреннем конце.Known ultrasonic tool for impact processing of welded joints [1], which can be used as a manual one [2, 3], consisting of an excitation source - an electro-acoustic magnetostrictive emitter with a waveguide acoustic transformer (concentrator) and a working body connected to it in the form of a clip into which deforming elements are inserted - strikers in the form of cylindrical stepped rods having freedom of axial movement and kept from falling out of the cage by thickening on the inner the end.
В процессе работы инструмент прижимается к обрабатываемой поверхности так, что, по меньшей мере, один из бойков входит в механический контакт с ней своим наружным концом, а внутренним, утолщенным концом - с торцом акустического волноводного трансформатора. При этом за счет своей жесткости боек передает энергию колебаний источника возбуждения в обрабатываемый объект. При такой передаче энергии после каждого контакта с объектом происходит отскок инструмента за счет части энергии соударения, которая не израсходовалась на пластическую деформацию и перемещение объекта и составляет часть кинетической энергии в начале соударения, пропорциональную квадрату ньютоновского коэффициента восстановления [4].In the process, the tool is pressed against the surface to be machined so that at least one of the strikers comes into mechanical contact with it with its outer end, and the inner, thickened end - with the end of the acoustic waveguide transformer. At the same time, due to its rigidity, the firing pin transfers the energy of oscillations of the excitation source to the processed object. With this energy transfer, after each contact with the object, the tool rebounds due to a part of the collision energy, which was not expended on the plastic deformation and displacement of the object and forms part of the kinetic energy at the beginning of the collision, which is proportional to the square of the Newtonian recovery coefficient [4].
Отсутствие в конструкции инструмента амортизирующих и демпфирующих элементов обуславливает чрезмерную жесткость конструкции, а значит, и слабую виброзащиту, что является существенным недостатком этого инструмента и препятствует достижению указанного ниже технического результата изобретения.The absence of shock absorbing and damping elements in the tool structure leads to excessive structural rigidity, and hence weak vibration protection, which is a significant drawback of this tool and prevents the achievement of the technical result of the invention indicated below.
В моменты многократных механических контактов элементов инструмента между собой и с обрабатываемым объектом через систему жестких связей: боек - волноводный трансформатор - корпус, оператор будет испытывать вибрационные нагрузки. Если же инструмент во время работы удерживается или перемещается относительно обрабатываемого объекта при помощи какого-либо технического средства, исключающего непосредственное участие оператора, то вредное вибрационное воздействие будет испытывать это техническое средство, что может привести к его повреждению или разрушению.At the moments of repeated mechanical contacts of the tool elements between themselves and with the workpiece through a system of rigid connections: striker - waveguide transformer - body, the operator will experience vibration loads. If, during operation, the tool is held or moved relative to the workpiece using any technical means that excludes the direct participation of the operator, then this technical means will experience harmful vibration, which can lead to damage or destruction.
Известен ручной ультразвуковой инструмент для деформационного упрочнения и релаксационной обработки [5], содержащий источник возбуждения в виде магнитострикционного преобразователя, жестко соединенного с волноводным акустическим трансформатором, помещенный в герметичный корпус с крышкой. Свободный объем между внутренней стенкой корпуса и источником возбуждения предназначен для циркуляции охлаждающей жидкости, посредством которой снимается и уносится тепло, выделяемое при работе источником возбуждения от рассеяния электрической энергии в обмотке излучателя, электромагнитной энергии в сердечнике и механической энергии на внутреннем трении в сердечнике и волноводном акустическом трансформаторе.Known manual ultrasonic tool for strain hardening and relaxation processing [5], containing an excitation source in the form of a magnetostrictive transducer, rigidly connected to a waveguide acoustic transformer, placed in a sealed enclosure with a cover. The free volume between the inner wall of the housing and the excitation source is intended for circulation of the coolant, by means of which the heat generated during operation by the excitation source from the dissipation of electric energy in the emitter winding, electromagnetic energy in the core and mechanical energy due to internal friction in the core and acoustic waveguide is removed and carried away. transformer.
В этом инструменте для снижения уровня вибраций, возникающих при работе и воздействующих на оператора, источник возбуждения связан с корпусом инструмента посредством эластичных кольцевых прокладок, расположенных между ним и корпусом инструмента вблизи плоскости узла колебательных смещений волноводного трансформатора. Кроме того, инструмент снабжен пневмокамерой, установленной в крышке корпуса соосно с излучателем, который опирается на нее тыльным торцом. При этом источник возбуждения имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения, при котором эластичные прокладки играют роль сальникового уплотнения системы жидкостного охлаждения инструмента, а пневмокамера играет роль амортизатора. Длина этого перемещения задана размерами пневмокамеры.In this tool, to reduce the level of vibrations that occur during operation and affect the operator, the excitation source is connected to the tool body by means of elastic ring gaskets located between it and the tool body near the plane of the vibrational displacement node of the waveguide transformer. In addition, the tool is equipped with a pneumatic chamber installed in the housing cover coaxially with the emitter, which rests on it with the rear end. In this case, the excitation source has the possibility of axial reciprocating movement, in which the elastic gaskets play the role of the packing seal of the liquid cooling system of the tool, and the pneumatic chamber plays the role of a shock absorber. The length of this movement is given by the dimensions of the pneumatic chamber.
Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании этого инструмента, служит то обстоятельство, что снижение уровня виброударных нагрузок, испытываемых оператором при работе с ним, достигается в основном за счет диссипации кинетической энергии отскоков на вязком трении и трении скольжения элементов его конструкции. Это малоэффективно в отношении виброзащиты.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using this tool is the fact that the decrease in the level of vibration shock loads experienced by the operator when working with it is achieved mainly due to the dissipation of the kinetic energy of rebounds due to viscous friction and sliding friction of the elements of its structure. It is ineffective in relation to vibration protection.
Известен виброударный инструмент с ультразвуковым возбуждением и воздушным охлаждением, который принят за прототип [6]. Инструмент содержит корпус, источник возбуждения, состоящий из последовательно соединенных электроакустического магнитострикционного излучателя и волноводного акустического трансформатора и размещенный внутри корпуса с возможностью возвратно-поступательного хода заданной длины, и обойму с бойками, установленную соосно с волноводным акустическим трансформатором. Источник возбуждения при этом закреплен во втулке, размещенной с зазором внутри корпуса на направляющих скольжения, выполненных в виде шпонок, которые заложены в сквозные пазы корпуса, а, по меньшей мере, одна из них заложена в глухой паз во втулке. Длина паза во втулке больше длины заложенной в него направляющей на величину возможного возвратно-поступательного хода источника возбуждения.Known vibration shock tool with ultrasonic excitation and air cooling, which is adopted as a prototype [6]. The tool contains a housing, an excitation source, consisting of a series-connected electro-acoustic magnetostrictive emitter and a waveguide acoustic transformer and placed inside the housing with the possibility of reciprocating stroke of a given length, and a clip with strikers mounted coaxially with the waveguide acoustic transformer. The excitation source is fixed in the sleeve, placed with a gap inside the housing on the slide guides, made in the form of dowels, which are embedded in the through grooves of the housing, and at least one of them is embedded in a blind groove in the sleeve. The length of the groove in the sleeve is greater than the length of the guide embedded in it by the value of the possible reciprocating stroke of the excitation source.
В этом инструменте упругим элементом является воздух внутри корпуса, который в отличие от охлаждающей жидкости является сжимаемой средой. Роль элемента трения, на котором происходит диссипация энергии, играют части конструкции, обеспечивающие скольжение при возвратно-поступательном движении втулки относительно корпуса - направляюще, а также вязкость воздуха, которая значительно ниже вязкости жидкости.In this tool, the elastic element is the air inside the body, which, unlike the coolant, is a compressible medium. The role of the friction element, on which energy dissipation occurs, is played by parts of the structure that provide sliding during the reciprocating movement of the sleeve relative to the housing — the guide, as well as the viscosity of the air, which is much lower than the viscosity of the liquid.
Однако поскольку трение на направляющих все же имеется, то реакция корпуса в виде вибрационной силы будет воздействовать на оператора или техническое средство, управляющее работой инструмента через устройства удержания инструмента во время работы: рукоятку, корпус. Этим объясняется недостаток, который препятствует достижению технического результата.However, since there is still friction on the guides, the reaction of the case in the form of vibrational force will affect the operator or the technical means that control the operation of the tool through the tool holding device during operation: handle, case. This explains the disadvantage that prevents the achievement of a technical result.
Технический результат - уменьшение вредного вибрационного воздействия на оператора или техническое средство, управляющее работой инструмента, если он используется как часть технологической системы.The technical result is the reduction of harmful vibrational effects on the operator or technical tool that controls the operation of the tool, if it is used as part of a technological system.
Результат достигается за счет изменения конструкции инструмента таким образом, чтобы обеспечивалось увеличение механической податливости перемещения его подвижной части относительно корпуса.The result is achieved by changing the design of the tool in such a way as to ensure an increase in the mechanical compliance of the movement of its moving part relative to the housing.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Известно, что сила трения пропорциональна силе сжатия трущихся поверхностей в сумме с силой ван-дер-ваальсовского притяжения этих поверхностей, пропорциональной, в свою очередь, суммарной площади их контакта. Второе слагаемое силы трения обуславливает трение покоя или статическое трение, которое по силе больше трения движения или кинематического трения [7]. Известно также, что при наложении вибрации хотя бы на одну из трущихся поверхностей сила трения снижается, так как исчезает статическая составляющая этой силы. Это свойство используется, например, при резании металлов ультразвуковыми инструментами, в которых режущей кромке резца сообщается возвратно-поступательное движение ультразвуковой частоты [8]. У таких инструментов усилие резания меньше, чем у обычных резцов, за счет снижения силы трения в числе прочих эффектов.It is known that the friction force is proportional to the compression force of the rubbing surfaces in total with the force of van der Waals attraction of these surfaces, which is proportional, in turn, to the total area of their contact. The second term of the friction force determines the static friction or static friction, which is stronger than the motion friction or kinematic friction [7]. It is also known that when vibration is applied to at least one of the rubbing surfaces, the friction force decreases, since the static component of this force disappears. This property is used, for example, when cutting metals with ultrasonic instruments, in which the reciprocating movement of the ultrasonic frequency is reported to the cutting edge of the cutter [8]. Such tools have less cutting force than conventional tools, due to the reduction of friction force, among other effects.
В настоящем изобретении использовано еще одно полезное свойство колебаний, распространяющихся по твердому телу с ультразвуковой частотой, ранее не известное в связи с использованием его для снижения силы трения с целью уменьшения вибрации корпусов виброударных инструментов. Это свойство - максимально возможное уменьшение площади контакта трущихся поверхностей за счет сообщения одной из них изгибных по отношению к другой колебаний.In the present invention, another useful property of vibrations propagating through a solid body with an ultrasonic frequency, previously unknown in connection with its use to reduce friction in order to reduce vibration of the bodies of vibro-shock tools, is used. This property is the maximum possible reduction in the contact area of the rubbing surfaces due to the message of one of them bending with respect to the other.
Таким образом, сформулированный технический результат достигается за счет того, что в известном ультразвуковом виброударном инструменте, включающем корпус, втулку, установленную на связанные с корпусом направляющие с зазором между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностью корпуса, а также источник возбуждения, на котором втулка закреплена за волноводный акустический трансформатор в узле его продольных колебаний, отличие состоит в том, что втулка закреплена на волноводном акустическом трансформаторе с натягом, усилие которого соответствует ее радиальной деформации, превышающей амплитуду поперечных колебаний волноводного акустического трансформатора в узле продольных колебаний при его работе на холостом ходу. Еще одно отличие состоит в том, что направляющие связаны с корпусом инструмента посредством эластичных виброизолирующих прокладок.Thus, the formulated technical result is achieved due to the fact that in the known ultrasonic vibro-impact tool, comprising a housing, a sleeve mounted on guides connected to the housing with a gap between its outer surface and the inner surface of the housing, as well as an excitation source on which the sleeve is fixed waveguide acoustic transformer in the node of its longitudinal vibrations, the difference is that the sleeve is mounted on the waveguide acoustic transformer with an interference fit, the force of which it corresponds to the radial deformation exceeds the amplitude of the transverse oscillations of the acoustic waveguide transformer at the node of longitudinal vibrations when it is idling. Another difference is that the guides are connected to the tool body by means of elastic anti-vibration pads.
То обстоятельство, что втулка закреплена на волноводном акустическом трансформаторе источника возбуждения с натягом, обеспечивает ее акустический контакт. При работе источника возбуждения в узле продольных колебаний, где закреплена втулка, возникает пучность поперечных колебаний. Эти колебания, передаваясь втулке, возбуждают в ней изгибные по отношению к направляющим колебания в виде бегущих волн. При этом в любых условиях площадь контакта между втулкой и направляющими на большей части поверхностей их соприкосновения будет минимальной, так как втулка в любой момент времени будет иметь изгибную деформацию относительно направляющих, а контакт будет происходить только по гребням бегущей по втулке акустической волны.The fact that the sleeve is mounted on the waveguide acoustic transformer of the excitation source with interference provides its acoustic contact. When the excitation source is operating in the longitudinal vibration unit, where the sleeve is fixed, an antinode of transverse vibrations occurs. These vibrations, transmitted to the sleeve, excite in it bending vibrations with respect to the guides in the form of traveling waves. Moreover, under any conditions, the contact area between the sleeve and the guides on most of the surfaces of their contact will be minimal, since the sleeve at any time will have a bending deformation relative to the guides, and the contact will occur only along the ridges of the acoustic wave running along the sleeve.
Для того чтобы энергия поперечных колебаний волноводного трансформатора не выделялась в месте закрепления втулки в виде тепла трения, необходимо, что бы был обеспечен акустический контакт между втулкой и трансформатором. Для этого втулка должна быть закреплена с усилием, обеспечивающим сжатие - натягом. Это усилие должно быть таким, чтобы в момент максимального растяжения волноводного трансформатора при продольной деформации его сжатие в поперечнике не превышало деформацию втулки от усилия натяга. Ясно, что максимальная деформация волноводного трансформатора возможна при его работе в режиме холостого хода, когда обеспечивается механический резонанс.In order for the energy of transverse vibrations of the waveguide transformer not to be released in the place of fixing the sleeve in the form of friction heat, it is necessary that acoustic contact between the sleeve and the transformer is ensured. For this, the sleeve must be fixed with a force that provides compression - interference. This force should be such that at the moment of maximum stretching of the waveguide transformer during longitudinal deformation, its compression across does not exceed the deformation of the sleeve due to the interference force. It is clear that the maximum deformation of the waveguide transformer is possible when it is operating in idle mode, when mechanical resonance is provided.
Чтобы поперечные колебания втулки не передавались корпусу через направляющие, последние устанавливаются с виброизолирующими прокладками между ними и корпусом.So that the lateral vibrations of the sleeve are not transmitted to the body through the guides, the latter are installed with vibration-isolating gaskets between them and the body.
При работе такого инструмента трение между источником возбуждения и корпусом будет меньше, чем у прототипа, следовательно, меньшими будут и вибрационные усилия, передаваемые корпусу при отскоках. Значит, будет обеспечена лучшая виброзащита оператора либо устройства управляющего инструментом.During the operation of such a tool, the friction between the excitation source and the body will be less than that of the prototype, therefore, the vibrational forces transmitted to the body during rebounds will also be less. This means that the best vibration protection of the operator or instrument control device will be provided.
Таким образом, сравнение заявленного инструмента с прототипом, являющимся наиболее близким из аналогов техническим решением, характеризующим известный заявителю уровень техники, показывает, что заявленный инструмент обладает совокупностью отличительных признаков, существенных по отношению к указанному техническому результату.Thus, a comparison of the claimed tool with the prototype, which is the closest of the analogues technical solution, characterizing the prior art known to the applicant, shows that the claimed tool has a set of distinctive features that are significant in relation to the specified technical result.
Фиг.1 - конструкция заявленного ультразвукового виброударного инструмента (общий вид). Соотношения размеров условные.Figure 1 - design of the claimed ultrasonic vibro-impact tool (General view). Size ratios are conditional.
Фиг.2 - то же, поперечный разрез.Figure 2 is the same, cross section.
Ультразвуковой виброударный инструмент содержит корпус 1, источник возбуждения, состоящий из электроакустического магнитострикционного преобразователя с электрообмоткой 2 и волноводного акустического трансформатора 3, размещенный внутри корпуса и имеющий относительно него возможность возвратно-поступательного хода, обойму 4 с бойками 5.An ultrasonic vibro-shock tool contains a
Источник возбуждения закреплен во втулке 6, размещенной внутри корпуса с зазором 7 на направляющих скольжения 8, выполненных в виде, например, призматических шпонок, которые заложены в сквозные пазы корпуса 9 через эластичные виброизолирующие прокладки и одновременно в глухие пазы 10 во втулке. Длина паза во втулке превышает длину заложенной в него направляющей на величину заданного возвратно-поступательного хода источника возбуждения внутри корпуса. Направляюще с виброизолирующими прокладками удерживаются в сквозных пазах корпуса с надетым на него кожухом 11, который закреплен при помощи фигурной гайки 12. Свободный ход втулки дополнительно ограничен пружинным амортизатором 13.The excitation source is fixed in the
Охлаждающий воздух подается через дроссель 14, который закреплен в одном из двух каналов 15, имеющихся в основании рукоятки инструмента 16. Во второй конец этого канала ввинчен штуцер 17 для соединения с магистралью сжатого воздуха посредством гибкого шланга. Эти элементы конструкции составляют совместно с зазором между втулкой и корпусом систему воздушного охлаждения источника возбуждения.Cooling air is supplied through a throttle 14, which is fixed in one of the two channels 15 that are available at the base of the handle of the tool 16. A fitting 17 is screwed into the second end of this channel to connect to the compressed air line through a flexible hose. These structural elements together with the gap between the sleeve and the housing form an air cooling system of the excitation source.
Через второй канал в основании рукоятки выведены провода 18 электрообмотки источника возбуждения.Through the second channel at the base of the handle wires 18 of the electrical winding of the excitation source are output.
В рукоятке 16 инструмента расположено коммутирующее устройство с гашеткой 19 системы дистанционного пуска-останова ультразвукового генератора, питающего источник возбуждения.In the handle 16 of the tool is a switching device with a trigger 19 of the remote start-stop system of an ultrasonic generator that feeds the excitation source.
Источник возбуждения закреплен во втулке с натягом методом горячей посадки, при котором втулка перед ее закреплением была нагрета и увеличила внутренний диаметр за счет теплового расширения металла. Ее внутренний диаметр был выполнен на 0,1 мм меньшим, чем наружный диаметр фланца 20 волноводного акустического трансформатора, расположенного в месте пучности поперечных колебаний. Максимальная амплитуда этих колебаний, которая не должна превышать 0,1 мм, вычислена умножением коэффициента Пуассона μ, равного 0,25, на величину двойной амплитуды резонансных колебаний волноводного акустического трансформатора в его части, соединенной с магнитострикционным излучателем. Эта величина, в свою очередь, равна предельно допустимой амплитуде колебаний Адоп материала, из которого выполнен излучатель (сплав К49Ф2, А=7 мкм) при частоте 22000 Гц [10], из чего получилось:The excitation source is fixed in the sleeve with an interference fit by the hot-fitting method, in which the sleeve was heated before it was fixed and increased its internal diameter due to the thermal expansion of the metal. Its inner diameter was made 0.1 mm smaller than the outer diameter of the flange 20 of the waveguide acoustic transformer located at the site of the antinode of transverse vibrations. The maximum amplitude of these oscillations, which should not exceed 0.1 mm, was calculated by multiplying the Poisson's ratio μ of 0.25 by the double amplitude of the resonant vibrations of the waveguide acoustic transformer in its part connected to the magnetostrictive emitter. This value, in turn, is equal to the maximum permissible vibration amplitude A of the additional material from which the emitter is made (K49F2 alloy, A = 7 μm) at a frequency of 22000 Hz [10], from which it turned out:
2·μ·Адоп=3,5·10-3 мм < 0,1 мм.2 · μ · A add = 3.5 · 10 -3 mm <0.1 mm.
Обойма 4 с бойками 5 навинчена на конец переходного патрубка 21 при помощи накидной гайки 22, удерживаемой стопорным кольцом 23, и имеет возможность при ослабленной гайке быть повернутой на нужный угол относительно рукоятки инструмента. Переходной патрубок 21 закреплен во втулке 6 через эластичную манжету 24 шпильками 25.The holder 4 with the strikers 5 is screwed onto the end of the adapter pipe 21 using a union nut 22 held by the retaining ring 23, and is able to be rotated to the desired angle relative to the tool handle when the nut is loosened. The adapter pipe 21 is fixed in the
Для удобства сборки инструмента корпус выполнен состоящим из двух частей, соединенных между собой разъемным соединением 26.For ease of assembly of the tool, the housing is made up of two parts interconnected by a detachable connection 26.
Инструмент работает следующим образом.The tool works as follows.
После подачи охлаждающего воздуха, который поступает в инструмент через штуцер и выходит из него через зазор между корпусом и втулкой, подвижная часть инструмента, состоящая из источника возбуждения втулки, переходного патрубка, обоймы с гайкой и стопорным кольцом, поступательно перемещается по направлению из корпуса под действием избыточного давления воздуха, возникающего внутри инструмента. Вращательному перемещению втулки внутри корпуса, результатом которого может стать перепутывание и обрыв выводных проводов электрообмотки источника возбуждения, препятствует шпоночное соединение, состоящее из направляющих, пазов в корпусе и во втулке. Длина продольного хода подвижной части инструмента ограничивается величиной, на которую длина пазов во втулке превышает длину направляющих. Таким образом, исключается выпадение подвижной части инструмента из корпуса под действием избыточного давления воздуха внутри инструмента.After supplying cooling air, which enters and leaves the tool through the gap between the housing and the sleeve, the movable part of the tool, consisting of a source of excitation of the sleeve, adapter pipe, a holder with a nut and a locking ring, translates in the direction from the case under the action excessive air pressure arising inside the tool. The rotational movement of the sleeve inside the housing, which can result in entanglement and breakage of the output wires of the electrical winding of the excitation source, is prevented by a keyed connection consisting of guides, grooves in the housing and in the sleeve. The length of the longitudinal stroke of the moving part of the tool is limited by the amount by which the length of the grooves in the sleeve exceeds the length of the guides. Thus, the loss of the moving part of the tool from the housing under the influence of excessive air pressure inside the tool is eliminated.
После запуска генератора нажатием гашетки на ручке инструмента источник возбуждения начинает совершать колебательные движения относительно узлов продольных колебаний, один из которых размещается в плоскости фланца, на котором закреплена втулка. При этом если контакт переднего торца волноводного трансформатора с бойками отсутствует, то отсутствует и вибрация корпуса инструмента в продольном направлении, так как колебания источника взаимно уравновешены относительно центра его массы. От поперечных вибраций, обусловленных поперечными колебаниями источника и изгибными колебаниями втулки, корпус предохранен прокладками между шпонками и корпусом с кожухом.After starting the generator by pressing the trigger on the handle of the tool, the excitation source begins to oscillate with respect to the nodes of longitudinal vibrations, one of which is placed in the plane of the flange on which the sleeve is fixed. Moreover, if there is no contact of the front end of the waveguide transformer with the strikers, then there is no vibration of the tool body in the longitudinal direction, since the oscillations of the source are mutually balanced relative to the center of its mass. From transverse vibrations caused by transverse vibrations of the source and bending vibrations of the sleeve, the housing is protected by spacers between the keys and the housing with a casing.
Когда к корпусу инструмента приложена внешняя сила, то источник, бойки и обрабатываемый объект оказываются в механическом контакте, имеющем усилие, равное внешней силе. При этих условиях, как было описано выше, инициируется ударный процесс, сопровождающийся отскоками источника. Если при этом внешняя сила превышает силу давления воздуха на подвижную часть инструмента, в результате чего свободный ход оказывается выбранным, то внутренний торец втулки входит в механический контакт с пружинным амортизатором.When an external force is applied to the tool body, the source, the strikers and the workpiece are in mechanical contact with a force equal to the external force. Under these conditions, as described above, the shock process is initiated, accompanied by rebounds of the source. If in this case the external force exceeds the force of the air pressure on the moving part of the tool, as a result of which the free stroke is selected, then the inner end of the sleeve comes into mechanical contact with the spring shock absorber.
С момента середины каждого соударения, под действием энергии, запасенной в системе во время удара за счет упругости находящихся в механическом контакте обрабатываемого объекта, бойков и источника возбуждения, происходит возвратное перемещение подвижной части инструмента - отскок. Движущаяся часть оказывает поршневое воздействие на воздух внутри корпуса, а в случае «выбора» свободного хода - давление на амортизатор, осуществляя при этом работу против упругих сил, то есть трансформацию кинетической энергии своей движущейся массы в потенциальную энергию своего положения.From the moment of the middle of each collision, under the influence of energy stored in the system during the impact due to the elasticity of the machined object, the strikers and the source of excitation, the tool moves backward - rebound. The moving part exerts a piston effect on the air inside the housing, and in the case of a “choice” of free travel, it exerts pressure on the shock absorber, while working against elastic forces, that is, the transformation of the kinetic energy of its moving mass into the potential energy of its position.
Часть объема воздуха, находящегося в инструменте, при этом вытесняется через зазор между корпусом и втулкой. Этот процесс происходит практически без рассеяния энергии, так как вязкость воздуха мала.Part of the volume of air in the tool, when this is displaced through the gap between the housing and the sleeve. This process occurs almost without energy dissipation, since the viscosity of the air is low.
После того как сила давления воздуха (или давления воздуха и пружинного амортизатора) уравновесит силу инерции движущейся части инструмента, воздух внутри корпуса начнет восстанавливать свой первоначальный объем, придавая втулке и всему, что на ней закреплено, ускорение противоположного знака. Поскольку при работе излучателя во втулке возбуждаются изгибные колебания относительно места ее закрепления и соответственно направляющих, рассеяние энергии на трение втулки о направляющие практически отсутствует. Поэтому в отличие от прототипа импульсы силы реакции корпуса инструмента при удалении от объекта и сближении с ним будут равны.After the force of the air pressure (or the pressure of the air and the spring shock absorber) balances the inertia of the moving part of the tool, the air inside the case will begin to restore its original volume, giving the sleeve and everything that is fixed to it, an acceleration of the opposite sign. Since bending vibrations are excited in the sleeve during operation of the emitter relative to the place of its fastening and, accordingly, the guides, there is practically no energy dissipation into the friction of the sleeve on the guides. Therefore, unlike the prototype, the impulses of the reaction force of the tool body when moving away from the object and approaching it will be equal.
Вибрационная сила, испытываемая неподвижной частью инструмента - корпусом и соответственно удерживающим его оператором, равная, как известно [9], разнице средних значений сил реакции возвратного и поступательного движений, при этом будет практически отсутствовать.The vibrational force experienced by the fixed part of the instrument — the body and, accordingly, the operator holding it, which, as is known [9], is equal to the difference in the average values of the reaction forces of the return and translational movements, while this will be practically absent.
Источники информацииSources of information
1. Бадалян В.Г., Казанцев В.Ф., Статников Е.Ш., Швецов Е.М. Механизм ультразвуковой ударной обработки сварных соединений //Вестник машиностроения. - 1979. - №8. - С.56-58.1. Badalyan V.G., Kazantsev V.F., Statnikov E.Sh., Shvetsov E.M. The mechanism of ultrasonic impact processing of welded joints // Bulletin of mechanical engineering. - 1979. - No. 8. - S. 56-58.
2. RU 2031144, С 21 D 1/04, 11/00.2. RU 2031144, C 21
3. SU 472782, В 24 В 39/04, В 23 D 1/00.3. SU 472782, 24 V 39/04, 23
4. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. - М.: Наука, 1977. - 224 с.4. Panovko Ya.G. Introduction to the theory of mechanical shock. - M .: Nauka, 1977 .-- 224 p.
5. SU 1759611, В 24 В 39/04.5. SU 1759611, 24V 39/04.
6. RU 2179919, В 25 D 9/14, В 06 В / В 1/08, 1/12, В 24 В 39/04.6. RU 2179919, B 25
7. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1974. - 942 с.7. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. - M .: Nauka, 1974.- 942 p.
8. Муханов И.И., Голубев Ю.М. Упрочнение стальных деталей шариком, вибрирующим с ультразвуковой частотой //Вестник машиностроения. - 1966. - №11. - С.52-53.8. Mukhanov I.I., Golubev Yu.M. Hardening of steel parts with a ball vibrating with ultrasonic frequency // Bulletin of mechanical engineering. - 1966. - No. 11. - S. 52-53.
9. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. - М.: Наука, 1969.9. Bykhovsky I.I. Fundamentals of the theory of vibration technology. - M.: Science, 1969.
10. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая аппаратура промышленного назначения. - М.: Энергия. - 1967. - 264 с.: ил.10. Gershgal D.A., Fridman V.M. Ultrasonic equipment for industrial use. - M .: Energy. - 1967. - 264 p.: Ill.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105537/02A RU2259912C1 (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Ultrasonic vibration-percussion tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105537/02A RU2259912C1 (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Ultrasonic vibration-percussion tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004105537A RU2004105537A (en) | 2005-08-10 |
| RU2259912C1 true RU2259912C1 (en) | 2005-09-10 |
Family
ID=35844542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004105537/02A RU2259912C1 (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Ultrasonic vibration-percussion tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2259912C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008150250A1 (en) * | 2007-06-08 | 2008-12-11 | Chornaya, Bogdana | Ultrasonic tool for hardening and relaxation treatment of metals |
| WO2011112163A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Kudryavtsev Yuriy | Ultrasonic instrument for the deformation treatment of surfaces and weld joints |
| CN103302466A (en) * | 2013-06-07 | 2013-09-18 | 赵显华 | Metal surface ultrasonic machining device |
| CN103406713A (en) * | 2013-08-26 | 2013-11-27 | 赵显华 | Body vibration method and device for ultrasonic machining of hole slot surface |
-
2004
- 2004-02-26 RU RU2004105537/02A patent/RU2259912C1/en active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008150250A1 (en) * | 2007-06-08 | 2008-12-11 | Chornaya, Bogdana | Ultrasonic tool for hardening and relaxation treatment of metals |
| WO2011112163A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Kudryavtsev Yuriy | Ultrasonic instrument for the deformation treatment of surfaces and weld joints |
| US8747732B2 (en) | 2010-03-12 | 2014-06-10 | Structural Integrity Technologies, Inc. | Ultrasonic instrument for the deformation treatment of surfaces and weld joints |
| RU2540230C2 (en) * | 2010-03-12 | 2015-02-10 | Стракчерел Интегрити Текнолоджиз Инк. | Ultrasound tool for straining of welds and surfaces |
| CN103302466A (en) * | 2013-06-07 | 2013-09-18 | 赵显华 | Metal surface ultrasonic machining device |
| CN103406713A (en) * | 2013-08-26 | 2013-11-27 | 赵显华 | Body vibration method and device for ultrasonic machining of hole slot surface |
| CN103406713B (en) * | 2013-08-26 | 2016-04-27 | 赵显华 | For body method for oscillating and the device of the processing of hole slot ultrasonic surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004105537A (en) | 2005-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6467321B2 (en) | Device for ultrasonic peening of metals | |
| JP5051919B2 (en) | Vibration system and tool for ultrasonic shock treatment | |
| UA87006C2 (en) | Ultrasonic tool for deformation strengthening and relaxation metal MACHINing | |
| CA2652647A1 (en) | A device for generating acoustic and/or vibration energy for heat exchanger tubes | |
| RU2259912C1 (en) | Ultrasonic vibration-percussion tool | |
| US6017398A (en) | Immersed metal cleaning by subjecting object to natural resonant frequency | |
| Ekwaro-Osire et al. | Experimental study on an impact vibration absorber | |
| US3475628A (en) | Sonic transducer apparatus | |
| RU2179919C2 (en) | Vibration-percussion tool with ultrasonic excitation | |
| WO2014031088A1 (en) | Ultrasonic instrument for the impact treatment of surfaces of components | |
| WO2012060798A1 (en) | Ultrasonic instrument for the impact treatment of components and welded joints | |
| RU2137587C1 (en) | Device for surface strengthening of parts ("spring") | |
| RU2266805C1 (en) | Working ultrasonic tool | |
| RU2392106C1 (en) | Ultra-sonic processing tool for deformation strengthening and relaxation treatment | |
| RU2409461C2 (en) | Ultrasound processing tool for strain hardening and relaxation processing | |
| RU73637U1 (en) | ULTRASONIC WRENCH | |
| RU2137586C1 (en) | Device for surface strengthening of parts ("crankshaft") | |
| UA68264A (en) | Ultrasonic tool for strain hardening and relaxation treatment of metals | |
| RU2252859C1 (en) | Ultrasonic tool for releasing residual stresses and strengthening surfaces of metals | |
| RU2139785C1 (en) | Device for surface hardening of "spider" parts | |
| US3613422A (en) | Wire drawing apparatus and method using intermediary impact device | |
| RU2137584C1 (en) | Device for surface strengthening of parts ("ball track support") | |
| RU2130086C1 (en) | Gear for finishing-hardening treatment of surfaces of parts | |
| RU2129943C1 (en) | Apparatus for finishing and strengthening surface of parts | |
| RU2137585C1 (en) | Device for surface strengthening of parts ("camshaft") |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20071218 |