RU2291044C1 - Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей - Google Patents
Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291044C1 RU2291044C1 RU2005111917/02A RU2005111917A RU2291044C1 RU 2291044 C1 RU2291044 C1 RU 2291044C1 RU 2005111917/02 A RU2005111917/02 A RU 2005111917/02A RU 2005111917 A RU2005111917 A RU 2005111917A RU 2291044 C1 RU2291044 C1 RU 2291044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- concentrator
- openings
- resonant waveguide
- holes
- 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
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для финишной обработки поверхностей деталей с использованием энергии ультразвуковых колебаний. Устройство содержит акустическую систему в виде корпуса с приливом для крепления устройства к станку, установленного в упомянутом корпусе магнитострикционного преобразователя, концентратора и соединенного с последним съемного излучателя ультразвука. Торец съемного излучателя ультразвука выполнен в виде рабочего наконечника. На торцевой стороне концентратора установлен соединительный элемент в виде резонансного волновода с отверстиями. Упомянутые отверстия выполнены вдоль продольной оси волновода для размещения в одном из них съемного излучателя ультразвука в зависимости от заданного класса шероховатости поверхности детали. Съемный излучатель ультразвука выполнен из условия обеспечения работы в режиме минимальных амплитуд смещений бегущих волн. Торец резонансного волновода выполнен из условия обеспечения использования нагрузки для формирования энергии бегущих волн в упомянутом волноводе. При этом одно из указанных отверстий расположено в узловой плоскости режима холостого хода резонансного волновода, а другие отверстия расположены по обе стороны от упомянутой узловой плоскости. В результате расширяется диапазон классов шероховатости и повышается качество обрабатываемых поверхностей. 2 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для финишной обработки поверхностей деталей с использованием энергии ультразвуковых колебаний.
Известно "Устройство для упрочнения поверхностей изделий" (см. описание изобретения к а.с. №998104, кл. В 24 В 39/04), содержащее установленный в корпусе магнитострикционный преобразователь, соединенный с помощью резьбового элемента с концентратором, на торцевой части которого жестко закреплена, например, с помощью пайки, рабочая часть (излучатель ультразвука), который представляет собой пластину, выполненную как одно целое в форме двух симметрично расходящихся в разные стороны лепестков.
Однако известная конструкция устройства не позволяет обеспечивать работу излучателя ультразвука в режиме минимальных амплитуд смещений бегущих волн, что приводит к ограничению диапазона классов шероховатости и повышению качества обрабатываемых поверхностей.
Известно также "Устройство для ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки поверхностей" (см. описание изобретения к патенту РФ №2124430, кл. В 24 В 39/00, опубл. в 1999 г.), которое выбрано в качестве прототипа к заявляемому изобретению.
Известное устройство для ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки поверхностей содержит акустическую систему (акустическую головку), включающую установленный в корпусе магнитострикционный преобразователь, соединенный с концентратором, на торцевой части которого закреплен излучатель ультразвука с контактными элементами, и шпильку, торец которой выполнен в виде рабочего наконечника, а также приливы для крепления устройства к станку.
Однако известное устройство обладает тем же недостатком, что и аналог, а именно не обеспечивает работу излучателя ультразвука в режиме минимальных амплитуд смещений бегущих волн, что приводит к ограничению диапазона классов шероховатости и повышения качества обрабатываемых поверхностей.
В предлагаемом изобретении решается задача расширения диапазона классов шероховатости и повышения качества обрабатываемых поверхностей деталей за счет использования минимальных амплитуд смешений бегущих волн в резонансном волноводе.
Для достижения технического результата устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей, содержащее акустическую систему, включающую съемный излучатель ультразвука, торец которого выполнен в виде рабочего наконечника, и установленный в корпусе с приливом для крепления устройства к станку, магнитострикционный преобразователь и соединенный с последним концентратор, согласно изобретению, оно снабжено закрепленным на торцевой стороне концентратора соединительным элементом в виде резонансного волновода с отверстиями, выполненными вдоль его продольной оси для размещения в одном из них, в зависимости от заданного класса шероховатости поверхности детали, съемного излучателя ультразвука, который выполнен из условия обеспечения работы в режиме минимальных амплитуд смещений бегущих волн, а торец резонансного волновода выполнен из условия обеспечения использования нагрузки для формирования энергии бегущих волн в упомянутом волноводе, при этом одно из указанных отверстий расположено в узловой плоскости режима холостого хода резонансного волновода, а другие отверстия расположены по обе стороны от упомянутой узловой плоскости.
Финишная обработка поверхностей деталей была построена на использовании как нормальных колебаний, то есть перпендикулярных к обрабатываемой поверхности, так и на использовании продольно-поперечной системы колебаний. Продольно-поперечная система предполагает использование резонирующего стержня в качестве излучателя ультразвука, работающего в режиме изгибных колебаний, при условии размещения резонирующего стержня на торце резонансного волновода.
Однако в современной технологии безабразивной ультразвуковой финишной обработки (БУФО) поверхностей деталей существуют трудности в получении класса шероховатости на уровне 12-го и более высоких классов, связанные с тем обстоятельством, что амплитуды смещений бегущих волн, а соответственно, излучателя ультразвука сравнительно велики. Уменьшение амплитуды смещения излучателя ультразвука за счет снижения электрической мощности магнитострикционного преобразователя нерационально, так как это приводит к снижению эквивалентной силы или эффективности акустической системы.
Технология обработки различных материалов для БУФО показывает, что возможно использовать амплитуды смещений бегущих волн на уровне десятых и сотых долей микронов.
Это обстоятельство и привело к необходимости трансформировать акустическую систему согласно предложенной формулы изобретения.
Поскольку бегущие волны в резонансных волноводах имеют минимальные амплитуды в районах узловых (нулевых) плоскостей, то такие амплитуды с сохранением энергетики процесса можно получить, используя районы ±λ/4, в том числе и узловой плоскости режима холостого хода резонансного волновода.
Как показала практика, размещение резонирующего стержня - излучателя ультразвука (съемный излучатель ультразвука 5) целесообразно в узловой (нулевой) плоскости резонансного волновода, работающего в режиме продольных колебаний.
Использование низких амплитуд смещений бегущих волн стало возможным благодаря изменению положения излучателя ультразвука, которое обеспечено конструктивным выполнением резонансного волновода. Это обстоятельство позволило расширить диапазон классов шероховатости и соответственно повысить качество обработки поверхностей деталей.
В результате этого можно сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение обеспечивает технический результат, выражающийся в повышении качества обрабатываемых поверхностей деталей за счет увеличения класса шероховатости.
Изобретение является новым, так как из уровня техники по доступным источникам информации не выявлено аналогичных технических решений с подобной совокупностью отличительных признаков.
Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано для финишной обработки поверхностей деталей с использованием энергии ультразвуковых колебаний в машиностроении и любой другой отрасли народного хозяйства.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, на фиг.2 - диаграмма, поясняющая изменения амплитуд смещения бегущих волн.
Устройство дня ультразвуковой обработки поверхностей деталей содержит акустическую систему в виде установленного в корпусе 1 магнитострикционного преобразователя 2 и соединенного с ним концентратора 3, резонансный волновод 4, съемный излучатель ультразвука 5, торец которого выполнен в виде рабочего наконечника 6. В резонансном волноводе 4, закрепленном на торцевой стороне концентратора 3, вдоль его продольной оси выполнены отверстия 7 для размещения в одном из них съемного излучателя ультразвука 5. Одно из отверстий 7 расположено в узловой плоскости резонансного волновода 4, а другие отверстия расположены по обе стороны от упомянутой узловой плоскости на некотором от нее расстоянии, в зависимости от конструктивных особенностей и физико-механических свойств обрабатываемой детали. Для крепления устройства к станку на поверхности корпуса 1 акустической системы выполнен прилив 8.
R - полезная нагрузка, формируемая на торце резонасного волновода, работающего в режиме нормальных колебаний.
R'н - полезная нагрузка, формируемая в точке соприкосновения резонирующего стержня, работающего в режиме изгибных (поперечных) колебаний, с обрабатываемой поверхностью.
Как показано на диаграмме, в узловой плоскости, в режиме холостого хода резонансного волновода, амплитуда возрастает в силу собственных потерь в нем. При условии возникновения полезной нагрузки R'н, в результате контактирования резонирующего стержня с обрабатываемой поверхностью, коэффициент бегущей волны увеличивается. Это означает, что энергия ультразвука поступает в нагрузку. Эта энергия может быть определена по формуле:
где
f - частота колебаний;
ξ - амплитуда колебаний рабочего наконечника излучателя ультразвука;
Кб - коэффициент бегущей волны.
So - площадь излучаемой поверхности;
р - плотность металла;
Сизг - скорость распространения изгибных колебаний.
Практические работы подтвердили достижение технологического эффекта при использовании резонирующего стержня, работающего в режиме изгибных колебаний - получение минимально возможных амплитуд колебаний рабочих наконечников и повышения класса шероховатости.
Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей работает следующим образом.
Для осуществления обработки поверхностей деталей необходимо поджать излучатель ультразвука 5 к обрабатываемой поверхности. Предварительно излучатель ультразвука 5 устанавливают в одно из отверстий 71...7n в зависимости от технологической необходимости, то есть получения заданного класса шероховатости при работе излучателя ультразвука 5 в соответствующем режиме амплитуд смещений бегущих волн.
Подаваемое на обмотку магнитострикционного преобразователя 2 напряжение вызывает в нем колебания ультразвуковой частоты, передаваемое через концентратор 3, резонансный волновод 4 на излучатель ультразвука 5 с рабочим наконечником 6.
При поджатии устройства к обрабатываемой поверхности рабочий наконечник 6 соприкасается с ней и начинает воздействовать на нее ультразвуковыми колебаниями, вызывая микросмещения контактирующих плоскостей.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить диапазон классов шероховатости и повысить качество обрабатываемых поверхностей.
Claims (1)
- Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей, содержащее акустическую систему, включающую съемный излучатель ультразвука, торец которого выполнен в виде рабочего наконечника, установленный в корпусе с приливом для крепления устройства к станку магнитострикционный преобразователь и соединенный с последним концентратор, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленным на торцевой стороне концентратора соединительным элементом в виде резонансного волновода с отверстиями, выполненными вдоль его продольной оси для размещения в одном из них, в зависимости от заданного класса шероховатости поверхности детали съемного излучателя ультразвука, который выполнен из условия обеспечения работы в режиме минимальных амплитуд смещений бегущих волн, а торец резонансного волновода выполнен из условия обеспечения использования нагрузки для формирования энергии бегущих волн в упомянутом волноводе, при этом одно из указанных отверстий расположено в узловой плоскости режима холостого хода резонансного волновода, а другие отверстия расположены по обе стороны от упомянутой узловой плоскости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005111917/02A RU2291044C1 (ru) | 2005-04-20 | 2005-04-20 | Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005111917/02A RU2291044C1 (ru) | 2005-04-20 | 2005-04-20 | Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005111917A RU2005111917A (ru) | 2006-10-27 |
RU2291044C1 true RU2291044C1 (ru) | 2007-01-10 |
Family
ID=37438411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005111917/02A RU2291044C1 (ru) | 2005-04-20 | 2005-04-20 | Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2291044C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465148C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2012-10-27 | Лилия Губедовна Меремкулова | Ультразвуковая раскатная головка |
-
2005
- 2005-04-20 RU RU2005111917/02A patent/RU2291044C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465148C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2012-10-27 | Лилия Губедовна Меремкулова | Ультразвуковая раскатная головка |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005111917A (ru) | 2006-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021208283A1 (zh) | 一种用于大型零件加工的超声振动平台及其操作工艺 | |
Lin | Study on the longitudinal-torsional composite mode exponential ultrasonic horns | |
JPH01119200A (ja) | 超音波変換器 | |
Ke et al. | Design and implementation of a mini ultrasonic cutting system for nomex honeycomb composites | |
RU2291044C1 (ru) | Устройство для ультразвуковой обработки поверхностей деталей | |
JP4529313B2 (ja) | 超音波発生装置 | |
Khmelev et al. | High power ultrasonic oscillatory systems | |
JP2008212916A (ja) | 超音波複合振動装置 | |
JP2814817B2 (ja) | 低周波水中超音波送波器 | |
JP2003033364A (ja) | 超音波ハンドピ−ス | |
RU2284228C1 (ru) | Ультразвуковая колебательная система | |
RU2293012C2 (ru) | Комбинированный способ обработки отверстий и устройство для его осуществления | |
JP2014151399A (ja) | 加工装置 | |
RU41648U1 (ru) | Ультразвуковой преобразователь | |
JP5175434B2 (ja) | 超音波撓み振動体の支持装置 | |
RU2345505C2 (ru) | Ультразвуковой магнитострикционный преобразователь | |
JP3746205B2 (ja) | 振動方向変換ホーン | |
RU2252859C1 (ru) | Ультразвуковой инструмент для снятия остаточных напряжений и упрочнения поверхностей металлов | |
JP7495690B2 (ja) | 超音波複合振動装置 | |
RU143794U1 (ru) | Устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей | |
US7537148B2 (en) | Bonding apparatus comprising improved oscillation amplification device | |
RU2095217C1 (ru) | Устройство для ультразвуковой отделочно-упрочняющей обработки наружных цилиндрических поверхностей | |
RU18655U1 (ru) | Ультразвуковой пьезокерамический излучатель | |
Kim et al. | Method for Enhancing Transduction of Antisymmetric Lamb Waves | |
RU2248850C1 (ru) | Ультразвуковое устройство |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100421 |