RU2293012C2 - Combination method for working openings and apparatus for performing the same - Google Patents
Combination method for working openings and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293012C2 RU2293012C2 RU2005112062/02A RU2005112062A RU2293012C2 RU 2293012 C2 RU2293012 C2 RU 2293012C2 RU 2005112062/02 A RU2005112062/02 A RU 2005112062/02A RU 2005112062 A RU2005112062 A RU 2005112062A RU 2293012 C2 RU2293012 C2 RU 2293012C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- ultrasonic
- deforming
- working
- waveguide
- 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
- B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
-
- 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 к области машиностроения, в частности, к финишной обработке отверстий и может быть использовано при изготовлении различных втулок, цилиндров и гильз двигателей внутреннего сгорания, компрессоров.The invention relates to the field of engineering, in particular, to the finishing of holes and can be used in the manufacture of various bushings, cylinders and sleeves of internal combustion engines, compressors.
Анализ конструкций инструмента для чистовой обработки поверхностно-пластическим деформированием (ППД) цилиндрических поверхностей показал, что уже в настоящее время практически все детали машин и приборов могут обрабатываться пластическим деформированием в целях отделки, калибрования и упрочнения.An analysis of the design of the tool for finishing surface plastic deformation (PPD) of cylindrical surfaces showed that already at present almost all parts of machines and devices can be processed by plastic deformation for finishing, calibration and hardening.
Совмещение обработки резанием и ППД с использованием особенностей и достоинств той и другой - одно из основных направлений совершенствования металлообработки как в отношении сокращения цикла обработки и повышения производительности, так и повышения качества обработанных деталей.The combination of cutting and PPD using the features and advantages of both is one of the main directions for improving metal processing, both in terms of shortening the processing cycle and increasing productivity, and improving the quality of machined parts.
Известен способ обработки поверхностей резанием с ультразвуковыми колебаниями [1], заключающийся в том, что режущему инструменту сообщают ультразвуковые колебания (УЗК) (частота свыше 20 кГц) при помощи пьезокерамических или магнитострикционных преобразователей, питаемых от генератора электрических колебаний ультразвуковой частоты. Недостатками известного способа являются незначительное упрочнение, и, как следствие, невысокая износостойкость поверхностного слоя обрабатываемой детали.A known method of surface treatment by cutting with ultrasonic vibrations [1], which consists in the fact that the cutting tool is informed by ultrasonic vibrations (ultrasonic testing) (frequency above 20 kHz) using piezoceramic or magnetostrictive transducers powered by an ultrasonic frequency generator. The disadvantages of this method are minor hardening, and, as a consequence, low wear resistance of the surface layer of the workpiece.
Также известен способ ультразвукового поверхностно-пластического деформирования [2], заключающийся в том, что деформирующему инструменту сообщают ультразвуковые колебания (частота свыше 20 кГц) при помощи пьезокерамических или магнитострикционных преобразователей, питаемых от генератора электрических колебаний ультразвуковой частоты. Недостатком данного способа является копирование погрешности формы предыдущей операции и неточностей при установке.Also known is a method of ultrasonic surface-plastic deformation [2], which consists in the fact that the deforming tool is informed by ultrasonic vibrations (frequency above 20 kHz) using piezoceramic or magnetostrictive transducers powered by an ultrasonic frequency generator. The disadvantage of this method is the copying of the error of the form of the previous operation and inaccuracies during installation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ обработки внутренних и наружных поверхностей резанием и финишной обработкой с использованием энергии ультразвуковых колебаний [3] выбран в качестве прототипа], заключающийся в точении и финишной обработке поверхностей сменными наконечниками - резонансными волноводами.The closest in technical essence to the proposed technical solution is a method of processing internal and external surfaces by cutting and finishing using the energy of ultrasonic vibrations [3] selected as a prototype], which consists in turning and finishing surfaces with interchangeable tips - resonant waveguides.
Недостатками данного способа являются: авторы заявляют о расширенных технологических возможностях за счет совмещения операций резания и финишной обработки, что таковым не является, поскольку смена обрабатывающих наконечников идентична смене инструмента при обработке поверхности детали за один установ и поэтому утверждение о совмещенной обработке является неверным, в результате ограничены технологические возможности способа из-за пересмен наконечников во время обработки и, как следствие, низкой производительности; нерешены вопросы подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зоны резания и финишной обработки; высокий нагрев ультразвуковой колебательной системы при постоянной работе в производственных условиях из-за отсутствия ее охлаждения; невысокая жесткость конструкции при обработке отверстий малого диаметра и большой длины.The disadvantages of this method are: the authors declare advanced technological capabilities due to the combination of cutting and finishing operations, which is not so, since the change of the processing tips is identical to the change of the tool when processing the surface of the part in one installation and therefore the statement about the combined processing is incorrect, as a result the technological capabilities of the method are limited due to change of tips during processing and, as a result, low productivity; unresolved issues of the supply of cutting fluid to the cutting and finishing zones; high heating of the ultrasonic oscillatory system with constant work in production conditions due to the lack of cooling; low structural rigidity when processing holes of small diameter and large length.
Техническим результатом является повышение качества обработанной поверхности при высокой производительности за счет применения энергии ультразвуковых колебаний и оригинальной конструкции инструмента.The technical result is to improve the quality of the treated surface at high productivity due to the use of the energy of ultrasonic vibrations and the original design of the tool.
Заявленный технический результат достигается с помощью:The claimed technical result is achieved using:
- способа комбинированной обработки отверстий, включающего обработку поверхности отверстий растачиванием и поверхностным пластическим деформированием комбинированным инструментом, которому сообщают ультразвуковые колебания, при этом согласно изобретению используют комбинированный инструмент с противоположно расположенными на волноводе режущим и деформирующим элементами, рабочие части которых выполнены из условия их расположения в плоскости максимальных колебательных смещений;- a method of combined hole processing, including surface treatment of holes with boring and surface plastic deformation by a combined tool to which ultrasonic vibrations are reported, while according to the invention, a combined tool with cutting and deforming elements opposite to the waveguide, the working parts of which are made from the condition of their location in the plane, is used maximum vibrational displacements;
- устройства для комбинированной обработки отверстий, содержащего ультразвуковую колебательную систему и режущий и деформирующий элементы, при этом согласно изобретению ультразвуковая колебательная система выполнена в виде двух пьезоэлектрических элементов и двух последовательно расположенных и акустически связанных между собой металлических частотнопонижающих накладок, одна из которых является волноводом, конечная часть волновода выполнена разветвленной с образованием двух наконечников, на которых закреплены противоположно расположенные режущий и деформирующий элементы, рабочие части которых выполнены из условия расположения в плоскости максимальных колебательных смещений.- devices for the combined processing of holes containing an ultrasonic vibrating system and cutting and deforming elements, while according to the invention, the ultrasonic vibrating system is made in the form of two piezoelectric elements and two sequentially arranged and acoustically interconnected metal frequency-reducing plates, one of which is a waveguide, the final part of the waveguide is branched with the formation of two tips on which are oppositely mounted positioned cutting and deforming elements, the working parts of which are made from the condition of the location in the plane of maximum vibrational displacements.
Кроме того, в волноводе может быть выполнен осевой канал для подачи смазочно-охлаждающей жидкости.In addition, an axial channel may be provided in the waveguide for supplying a cutting fluid.
За счет применения УЗК способ позволяет: снизить силы резания, улучшить дробление стружки, повысить виброустойчивость технологической системы, уменьшить силы трения, повысить износостойкость обрабатывающего инструмента, уменьшить шероховатость поверхности, увеличить микротвердость поверхностного слоя, получить остаточные напряжения сжатия, увеличить глубину наклепа, повысить производительность.Due to the use of ultrasonic testing, the method allows: to reduce cutting forces, improve chip crushing, increase the vibration resistance of the technological system, reduce friction forces, increase the wear resistance of the processing tool, reduce surface roughness, increase the microhardness of the surface layer, obtain residual compression stresses, increase the hardening depth, and increase productivity.
В предлагаемом техническом решении режущий и деформирующий элементы расположены противоположно на державке, что обеспечивает возможность обработки глухих отверстий, а также обработку отверстий как одновременно, так и последовательно резанием и поверхностным пластическим деформированием.In the proposed technical solution, the cutting and deforming elements are located opposite to the holder, which provides the possibility of processing blind holes, as well as processing holes both simultaneously and sequentially by cutting and surface plastic deformation.
При обработке деталей предложенным способом возможно попадание элементов резания (стружки, окалин, других твердых частиц) под деформирующий элемент, что приводит к повреждениям как деформирующего элемента, так и самой детали. Предлагаемое устройство для реализации способа позволяет решить данную проблему за счет применения в конструкции отсасывающего канала.When processing parts using the proposed method, cutting elements (chips, scale, other solid particles) may fall under the deforming element, which leads to damage to both the deforming element and the part itself. The proposed device for implementing the method allows to solve this problem due to the use of a suction channel in the design.
Предлагаемое техническое решение поясняется фиг.1, где представлена конструктивная схема устройства, позволяющего реализовать способ. На схеме: обрабатываемая деталь 1, отсасывающий канал 2, державка 3, являющаяся передней частотнопонижающей накладкой и волноводом, режущий элемент 4, деформирующий элемент 5, электроакустический (пьезоэлектрический) преобразователь 6, задняя частотнопонижающая накладка 7, элементы закрепления 8, наконечник 9, на котором размещены элементы 4 и 5, график распределения амплитуд колебательных смещений 10, график распределения амплитуд колебательных напряжений 11. Элементы 3-8 акустически соединены между собой и образуют ультразвуковую колебательную систему (УЗКС). Закрепление УЗКС на станке осуществляется в плоскости О (фиг.1) максимальных колебательных напряжений (минимальных колебательных смещений). Рабочие части режущего и деформирующего элементов расположены в плоскости А (фиг.1) максимальных колебательных смещений. Расстояние между плоскостями А и О соответствует нечетному числу четвертей длин волн (в зависимости от необходимой глубины обрабатываемого отверстия). Расстояние между плоскостями О и Б соответствует четверти длины волны. Таким образом, общая длина колебательной системы кратна числу полуволн УЗК. Ультразвуковая колебательная система выполнена аналогично [4] (УЗКС, образованная последовательно расположенными и акустически связанными между собой двумя металлическими частотнопонижающими накладками, одна из которых является волноводом, и двумя пьезоэлектрическими элементами) и отличается тем, что оконечная часть волновода разветвляется на два наконечника, на которых закреплены режущий и деформирующий элементы.The proposed technical solution is illustrated in figure 1, which presents a structural diagram of a device that allows to implement the method. In the diagram: the workpiece 1, the suction channel 2, the
На фиг.2 представлен инструмент, имеющий наконечник 9, на котором размещены элементы 4 и 5, осевой канал для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) 12, штуцер со шлангом от станции СОЖ 13. Размещение канала для подвода СОЖ в корпусе державки 3 позволяет, во-первых, охлаждать УЗКС, во-вторых, обеспечивает попадание СОЖ непосредственно в зоны резания и деформирования.Figure 2 presents a tool having a
Подготовка инструмента к работе осуществляется следующим образом. Первый этап - на державку 3 размещают электроакустический (пьезоэлектрический) преобразователь 6, закрепляя его при помощи задней частотнопонижающей накладки 7. Второй этап - держатель 3 устанавливают в элементах закрепления 8 и размещают в резцедержке станка. Третий этап - к держателю 3 присоединяют наконечник 9, штуцер со шлангом 13 от станции СОЖ и соединяют отсасывающий канал 2 с насосом. Режущий 4 и деформирующий 5 элементы закреплены на держателе 9 пайкой для лучшего акустического контакта. Смена наконечника 9 при помощи резьбового соединения в держателе 3 позволяет обрабатывать отверстия различного диаметра. Минимальный диаметр обрабатываемого отверстия 15 мм.Preparing the tool for work is as follows. The first stage - the electro-acoustic (piezoelectric)
Обработка деталей осуществляется следующим образом. Деталь 1 устанавливается в 3-х кулачковый патрон. Включается вращение детали, подача ультразвуковых колебаний на пьезоэлементы от генератора электрических колебаний ультразвуковой частоты, включается отсасывающее устройство, подача СОЖ и подачи станка. Далее происходит размерная лезвийная обработка и поверхностное пластическое деформирование.The processing of parts is as follows. Part 1 is installed in a 3-jaw chuck. Turns on the rotation of the part, the supply of ultrasonic vibrations to the piezoelectric elements from the generator of electric vibrations of ultrasonic frequency, the suction device, the coolant supply and the machine feed are turned on. Next, dimensional blade processing and surface plastic deformation occur.
Обработка отверстий предлагаемым способом возможна либо последовательно, либо параллельно резанием и ППД. При последовательной обработке получение размеров детали обеспечивается механизмами станка. При параллельной обработке получение диаметрального размера L (фиг.3) обеспечивается взаимным расположением режущего 4 и деформирующего 5 элементов на наконечнике 9, линейного размера - механизмами станка.The processing of holes by the proposed method is possible either sequentially or parallel to cutting and PPD. In sequential processing, obtaining the dimensions of the part is provided by the mechanisms of the machine. In parallel processing, obtaining a diametrical size L (FIG. 3) is ensured by the relative position of the
Использование наконечников с пазами различной конфигурации позволяет получать осевые, поперечные, крутильные УЗК.The use of tips with grooves of various configurations allows to obtain axial, transverse, torsional ultrasonic testing.
Данный способ успешно реализован в лаборатории каф. МРСиИ Бийского технологического института.This method has been successfully implemented in the laboratory of the cafe. MRiI Biysk Technological Institute.
Источники информацииInformation sources
1. Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1980. - С.157-159.1. Markov A.I. Ultrasonic processing of materials. - M.: Mechanical Engineering, 1980. - P.157-159.
2. Поляк М.С. Технология упрочнения. Технол. методы упрочнения. В 2 т. Т.2. - М.: «Л.В.М.-СКРИПТ», «Машиностроение», 1995. - С.168-169.2. Pole M.S. Hardening technology. Technol. hardening methods. In 2 t. T. 2. - M.: “L.V. M.-SKRIPT”, “Mechanical Engineering”, 1995. - S.168-169.
3. Холопов Ю.В. Устройство для резания и финишной обработки наружных и внутренних поверхностей металлов (варианты). Патент РФ №2229371, прототип.3. Kholopov Yu.V. Device for cutting and finishing of the outer and inner surfaces of metals (options). RF patent No. 2229371, prototype.
4. Хмелев В.Н., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н. Ультразвуковая колебательная система. Патент РФ №2141386.4. Khmelev V.N., Barsukov R.V., Tsyganok S.N. Ultrasonic oscillatory system. RF patent No. 2141386.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005112062/02A RU2293012C2 (en) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | Combination method for working openings and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005112062/02A RU2293012C2 (en) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | Combination method for working openings and apparatus for performing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005112062A RU2005112062A (en) | 2006-11-27 |
RU2293012C2 true RU2293012C2 (en) | 2007-02-10 |
Family
ID=37664112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005112062/02A RU2293012C2 (en) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | Combination method for working openings and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2293012C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542209C1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations |
RU2543025C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations |
RU2787289C1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-01-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for boring holes in products from corrosion-resistant aluminum alloys |
-
2005
- 2005-04-21 RU RU2005112062/02A patent/RU2293012C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543025C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations |
RU2542209C1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations |
RU2787289C1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-01-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for boring holes in products from corrosion-resistant aluminum alloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005112062A (en) | 2006-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108136441B (en) | Vibration exciting method for langevin type ultrasonic transducer, ultrasonic processing method, and ultrasonic transmission method | |
KR102182950B1 (en) | Ultrasonic vibration imparting device and ultrasonic processing device | |
US7692360B2 (en) | Apparatus for ultrasonic vibration-assisted machining | |
JP2002219606A (en) | Ultrasonic milling device | |
RU2293012C2 (en) | Combination method for working openings and apparatus for performing the same | |
CN112621551B (en) | Ultra-precise wafer grinding equipment capable of being positioned quickly | |
JP2007216372A (en) | Ultrasonic excitation unit/ultrasonic excitation table unit/ultrasonic excitation basin unit/ultrasonic excitation horn unit | |
WO2017082350A1 (en) | Method for exciting longitudinal/torsional vibration of langevin-type ultrasonic vibrator | |
JP2011183510A (en) | Ultrasonic-vibration-assisted grinding method and device therefor | |
CN104117878A (en) | Ultrasonic polishing method and device for transmitting megahertz-level vibration through liquid | |
JP2015174180A (en) | ultrasonic chamfering machine | |
CN112188938B (en) | Ultrasonic vibration applying tool, traveling wave generating device, and ultrasonic machining device | |
JP2018192467A (en) | Langevin type ultrasonic oscillator, support method of the same, and ultrasonic application processing method of the same | |
KR101158103B1 (en) | Chamfering device and chamfering method for metallic material | |
JP6821187B2 (en) | Support structure of Langevin type ultrasonic oscillator | |
Wu et al. | A new centerless grinding technique without employing a regulating wheel | |
RU2418671C2 (en) | Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations | |
JP2002301601A (en) | Work device and work method | |
JPS61214963A (en) | Method for precise cutting of vibrating plane of ceramics | |
JP3676769B2 (en) | Machining tools | |
JP2008149441A (en) | Ultrasonic tool holder | |
RU2465148C1 (en) | Ultrasound reaming head | |
CN203993383U (en) | A kind of ultrasonic polishing device that utilizes the vibration of liquid transfer megahertz level | |
JP2014507289A (en) | Method and apparatus for generating a vibrating motion of a mass | |
RU2542209C1 (en) | Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070422 |