RU2382692C1 - Device for treatment of accurate openings with superposition of ultrasonic vibrations - Google Patents

Device for treatment of accurate openings with superposition of ultrasonic vibrations Download PDF

Info

Publication number
RU2382692C1
RU2382692C1 RU2008124220/02A RU2008124220A RU2382692C1 RU 2382692 C1 RU2382692 C1 RU 2382692C1 RU 2008124220/02 A RU2008124220/02 A RU 2008124220/02A RU 2008124220 A RU2008124220 A RU 2008124220A RU 2382692 C1 RU2382692 C1 RU 2382692C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
deforming
hole
ultrasonic vibrations
processing
Prior art date
Application number
RU2008124220/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008124220A (en
Inventor
Владимир Михайлович Серебряков (RU)
Владимир Михайлович Серебряков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВЛАМИС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВЛАМИС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВЛАМИС"
Priority to RU2008124220/02A priority Critical patent/RU2382692C1/en
Publication of RU2008124220A publication Critical patent/RU2008124220A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2382692C1 publication Critical patent/RU2382692C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: deformation element, intermediate member and rod of ultrasonic vibration source are fixed rigidly to each other and are centered by axis of treated opening by means of implemented by center on contact surfaces of its butts or openings for sequential free placement of projection of one of elements in opening of other, herewith deformation element is implemented with maximal cross section higher, and intermediate member - lower, than treated opening. Additionally area of cross section of contact surface of deformation element surface corresponds cross-section area of contact surface of intermediate element butt.
EFFECT: extension manufacturing capabilities ensured by keeping of resonance frequency and amplitude of oscillation at changing of mass or weight of treated detail and placement of deformation element.
7 cl, 6 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к обработке точных отверстий с применением ультразвуковых колебаний.The invention relates to the field of metalworking, in particular to the processing of precision holes using ultrasonic vibrations.

Известно приспособление для ультразвуковой виброобработки, содержащее ультразвуковой резонатор и выполненное раздельно от резонатора основание, на котором имеется впадина или выступ, соответствующие выступу или впадине, выполненным на конце резонатора, и обрабатывающий инструмент, закрепленный на основании. При этом выступ, входящий во впадину, жестко закреплен либо на резонаторе, либо на основании, поэтому при изменении усилия прижима приспособления к обрабатываемой детали или изменении массы обрабатываемой детали исчезает явление резонанса, т.е. при изменении исходных условий обработки необходимо настраивать частоту ультразвуковых колебаний до восстановления условий резонанса (Заявка №61-56060 JP, МКИ 4 В24В 1/04).A device for ultrasonic vibration processing is known, comprising an ultrasonic resonator and a base made separately from the resonator, on which there is a hollow or protrusion corresponding to a protrusion or hollow made at the end of the resonator, and a processing tool mounted on the base. In this case, the protrusion entering the cavity is rigidly fixed either on the resonator or on the base, therefore, when the clamping force of the fixture to the workpiece changes or the mass of the workpiece changes, the resonance phenomenon disappears, i.e. when changing the initial processing conditions, it is necessary to adjust the frequency of ultrasonic vibrations until the resonance conditions are restored (Application No. 61-56060 JP, MKI 4 V24V 1/04).

Известна сборная прошивка для обработки отверстий с наложением продольных ультразвуковых колебаний, содержащая стержень с опорным торцом и жесткозакрепленные на стержне с помощью резьбовых соединений деформирующие и промежуточные элементы из материала разной плотности, расположенные по длине в порядке уменьшения плотности и площади поперечного сечения от опорного торца стержня. Такая конструкция позволяет уменьшить рассеивание энергии колебаний прошивки и увеличить амплитуду колебательного смещения деформирующего элемента (А.С. №956182 СССР, М. Кл.3 В23D 43/02).Known prefabricated firmware for processing holes with the imposition of longitudinal ultrasonic vibrations, containing a rod with a supporting end and rigidly fixed on the rod using threaded joints, deforming and intermediate elements of a material of different density, located along the length in decreasing density and cross-sectional area from the supporting end of the rod. This design allows to reduce the dispersion of the vibration energy of the firmware and increase the amplitude of the vibrational displacement of the deforming element (AS No. 956182 USSR, M. Cl. 3 V23D 43/02).

Недостатком конструкции является то, что изменение осевой нагрузки на прошивку, изменение ее расположения относительно детали по длине отверстия или изменение массы обрабатываемой детали приводит к изменению условий резонанса, т.е. изменению оптимальной частоты колебаний, соответствующей максимальной амплитуде колебаний деформирующих элементов, что значительно снижает эффективность воздействия ультразвуковых колебаний. Для восстановления условий резонанса необходимо подстраивать частоту ультразвуковых колебаний, что снижает скорость обработки.A design flaw is that a change in the axial load on the firmware, a change in its location relative to the part along the length of the hole, or a change in the mass of the workpiece results in a change in the resonance conditions, i.e. a change in the optimal vibration frequency corresponding to the maximum amplitude of the vibrations of the deforming elements, which significantly reduces the effectiveness of the impact of ultrasonic vibrations. To restore the resonance conditions, it is necessary to adjust the frequency of ultrasonic vibrations, which reduces the processing speed.

При создании изобретения ставилась задача сохранения частоты резонанса и амплитуды ультразвуковых колебаний при любых изменениях массы или формы обрабатываемой детали, а также расположения деформирующего элемента относительно обрабатываемого отверстия.When creating the invention, the task was to preserve the resonance frequency and amplitude of ultrasonic vibrations with any changes in the mass or shape of the workpiece, as well as the location of the deforming element relative to the work hole.

Для получения такого технического результата в предлагаемом устройстве для обработки точных отверстий с наложением ультразвуковых колебаний, включающем источник ультразвуковых колебаний, содержащий стержень с опорным торцом, деформирующий и промежуточный элементы, контактные поверхности торцов всех элементов по центру снабжены выступом или отверстием для последовательного свободного размещения выступа одного из элементов в отверстии другого. Источник ультразвуковых колебаний, деформирующий и промежуточный элементы жестко не скреплены между собой, но центрированы по оси обрабатываемого отверстия, причем максимальное поперечное сечение деформирующего элемента больше, а промежуточного элемента - меньше, чем обрабатываемое отверстие. Площадь поперечного сечения контактной поверхности торца предыдущего элемента соответствует площади поперечного сечения контактной поверхности торца последующего элемента.To obtain such a technical result, in the proposed device for processing precise holes with superposition of ultrasonic vibrations, including a source of ultrasonic vibrations, comprising a rod with a supporting end, a deforming and intermediate elements, the contact surfaces of the ends of all elements in the center are provided with a protrusion or hole for consecutive free placement of the protrusion of one from the elements in the hole of another. The source of ultrasonic vibrations, the deforming and intermediate elements are not rigidly bonded to each other, but are centered along the axis of the hole being machined, with the maximum cross section of the deforming element being larger and the intermediate element being smaller than the hole being machined. The cross-sectional area of the contact surface of the end face of the previous element corresponds to the cross-sectional area of the contact surface of the end face of the subsequent element.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство со сферическим деформирующим элементом.Figure 1 shows the proposed device with a spherical deforming element.

На фиг.2 изображено предлагаемое устройство с коническим деформирующим элементом.Figure 2 shows the proposed device with a conical deforming element.

На фиг.3 изображено предлагаемое устройство со сферическим деформирующим элементом, где наружный размер торца стержня источника ультразвуковых колебаний больше размера обрабатываемого отверстия.Figure 3 shows the proposed device with a spherical deforming element, where the outer dimension of the end face of the rod of the source of ultrasonic vibrations is larger than the size of the hole being processed.

На фиг.4 изображено предлагаемое устройство, в котором деформирующий и промежуточный элементы снабжены удлинителем в виде стержня и наружный размер торца стержня источника ультразвуковых колебаний больше обрабатываемого отверстия.Figure 4 shows the proposed device, in which the deforming and intermediate elements are provided with an extension in the form of a rod and the outer dimension of the end face of the rod of the source of ultrasonic vibrations is larger than the hole being processed.

Фиг.5 и фиг.6 иллюстрируют работу предлагаемого устройства.5 and 6 illustrate the operation of the proposed device.

Пример 1Example 1

Предлагаемое устройство (фиг.1) для обработки в детали 1 отверстия 2 содержит сферический деформирующий элемент 3 с центральным отверстием 4 для промежуточного элемента 5. Промежуточный элемент 5 имеет соответствующий центральный выступ 6 и центральное отверстие 7. Источник ультразвуковых колебаний - преобразователь-концентратор 9 снабжен центральным выступом 8, выполненным на контактной поверхности стержня торца 10. Размеры торца 10 не превышают размеры обрабатываемого отверстия 2.The proposed device (figure 1) for processing in the part 1 of the hole 2 contains a spherical deforming element 3 with a Central hole 4 for the intermediate element 5. The intermediate element 5 has a corresponding Central protrusion 6 and the Central hole 7. The source of ultrasonic vibrations - the transducer-hub 9 is equipped the central protrusion 8, made on the contact surface of the rod of the end face 10. The dimensions of the end face 10 do not exceed the dimensions of the machined hole 2.

Пример 2Example 2

Предлагаемое устройство (фиг.2) для обработки в детали 1 отверстия 2 содержит конический деформирующий элемент 3 с центральным отверстием 4 для размещения центрального выступа 6 промежуточного элемента 5, который имеет центральное отверстие 7, соответствующее центральному выступу 8, выполненному на контактной поверхности торца стержня 10 источника ультразвуковых колебаний 9. Размеры торца 10 превышают размеры отверстия 2.The proposed device (figure 2) for processing in the part 1 of the hole 2 contains a conical deforming element 3 with a central hole 4 for accommodating the Central protrusion 6 of the intermediate element 5, which has a Central hole 7, corresponding to the Central protrusion 8, made on the contact surface of the end face of the rod 10 the source of ultrasonic vibrations 9. The dimensions of the end face 10 exceed the size of the hole 2.

Пример 3Example 3

Предлагаемое устройство (фиг.3) для обработки в детали 1 отверстия 2 содержит сферический деформирующий элемент 3 с центральным отверстием 4 для размещения центрального выступа 6 промежуточного элемента 5, который имеет центральный выступ 7, соответствующий центральному отверстию 8, выполненному на контактной поверхности торца стержня 10 источника ультразвуковых колебаний 9. Промежуточный элемент снабжен удлинителем в виде стержня 11 с меньшей площадью поперечного сечения и длиной, превышающей длину обрабатываемого отверстия. Площадь поперечного сечения торца промежуточного элемента 5 соответствует площади контактной поверхности торца преобразователя-концентратора 9 и имеет размер больший, чем обрабатываемое отверстие, поэтому преобразователь-концентратор 9 не может следом за деформирующим элементом войти в обрабатываемое отверстие.The proposed device (figure 3) for processing in the part 1 of the hole 2 contains a spherical deforming element 3 with a central hole 4 for accommodating the Central protrusion 6 of the intermediate element 5, which has a Central protrusion 7 corresponding to the Central hole 8, made on the contact surface of the end face of the rod 10 a source of ultrasonic vibrations 9. The intermediate element is equipped with an extension cord in the form of a rod 11 with a smaller cross-sectional area and a length exceeding the length of the hole being machined. The cross-sectional area of the end face of the intermediate element 5 corresponds to the contact surface area of the end face of the transducer-hub 9 and has a size larger than the hole to be machined, therefore, the transducer-hub 9 cannot enter the machined hole after the deforming element.

Это дает возможность увеличить длину обрабатываемых отверстий за счет удлинения промежуточного элемента.This makes it possible to increase the length of the machined holes by lengthening the intermediate element.

Пример 4Example 4

Предлагаемое устройство (фиг.4) для обработки в детали 1 отверстия 2 содержит деформирующий элемент 3, снабженный стержнем 12 в качестве удлинителя, на котором выполнено центральное отверстие 4 для размещения центрального выступа 6, выполненного на удлинителе 11 промежуточного элемента 5. Центральный выступ 7, соответствующий центральному отверстию 8 контактной поверхности торца стержня 10 преобразователя-концентратора ультразвуковых колебаний 9, выполнен на торце промежуточного элемента 5 с большей площадью поперечного сечения. В этом случае возможна обработка длинных отверстий.The proposed device (figure 4) for processing in the part 1 of the hole 2 contains a deforming element 3, provided with a rod 12 as an extension cord, on which a central hole 4 is made to accommodate the central protrusion 6, made on the extension 11 of the intermediate element 5. The central protrusion 7, corresponding to the Central hole 8 of the contact surface of the end of the rod 10 of the transducer-hub of ultrasonic vibrations 9, is made at the end of the intermediate element 5 with a larger cross-sectional area. In this case, processing of long holes is possible.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Преобразователь-концентратор ультразвуковых колебаний 9 приводится в соприкосновение с промежуточным элементом 5, который в результате этого получает от него упругие ударные импульсы и передает их деформирующему элементу 3, находящемуся в обрабатываемом отверстии 2 детали 1 (фиг.5). Ударяясь о торец деформирующегося элемента 3, промежуточный элемент 5 проталкивает его по оси обрабатываемого отверстия детали 1, а сам, отскакивая, идет вверх к торцу преобразователя-концентратора 9 (фиг.6), после чего действия повторяются.The transducer-concentrator of ultrasonic vibrations 9 is brought into contact with the intermediate element 5, which as a result receives elastic shock impulses from it and transfers them to the deforming element 3 located in the machined hole 2 of the part 1 (Fig. 5). Hitting the end face of the deformable element 3, the intermediate element 5 pushes it along the axis of the machined hole of the part 1, and itself, bouncing, goes up to the end of the transducer-hub 9 (Fig.6), after which the steps are repeated.

Процесс происходит между торцами преобразователя-концентратора 9 и промежуточного элемента 5 в диапазоне микрозазора А, который обеспечивается минимальным фиксирующим усилием прижатия Р. Промежуточный элемент должен находиться в определенном зазоре между деформирующим элементом и преобразователем-концентратором, где он, получая энергию ударов от торца преобразователя-концентратора ультразвуковых колебаний, отскакивает от него, нанося упругие удары по деформирующему инструменту, от которого отскакивает в обратном направлении и т.д.The process occurs between the ends of the transducer-concentrator 9 and the intermediate element 5 in the range of the micro-gap A, which is ensured by the minimum fixing pressing force P. The intermediate element must be in a certain gap between the deforming element and the transducer-concentrator, where it receives shock energy from the end of the transducer the hub of ultrasonic vibrations, bounces off it, inflicting elastic blows on the deforming tool, from which it bounces in the opposite direction, etc.

При обработке длинных отверстий малых диаметров, когда торец преобразователя-концентратора больше диаметра обрабатываемых отверстий, обработка может вестись за счет увеличения длины промежуточного элемента при сохранении его массы.When processing long holes of small diameters, when the end of the converter-hub is larger than the diameter of the holes to be machined, processing can be carried out by increasing the length of the intermediate element while maintaining its mass.

Подобная обработка точных отверстий позволяет полностью избежать больших усилий проталкивания деформирующего инструмента дорогостоящим прессовым оборудованием и обеспечивает эффективную обработку точных отверстий за счет энергии только ультразвуковых колебаний.Such machining of precision holes completely avoids the large forces of pushing a deforming tool by expensive press equipment and provides efficient processing of precision holes due to the energy of only ultrasonic vibrations.

Такая конструкция стабилизирует условия резонанса системы, т.к. промежуточный элемент имеет постоянную массу, конфигурацию и находится в непосредственном контакте с торцом преобразователя-концентратора. Промежуточный элемент при соприкосновении с вибрирующим торцом преобразователя-концентратора отскакивает от него и ударяется о торец деформирующего элемента, заставляя его продвигаться в осевом направлении по обрабатываемому отверстию.This design stabilizes the resonance conditions of the system, because the intermediate element has a constant mass, configuration, and is in direct contact with the end of the converter-hub. When in contact with the vibrating end of the transducer-hub, the intermediate element bounces off of it and hits the end of the deforming element, forcing it to move axially along the hole to be machined.

При этом осевое усилие прижима деформирующего инструмента, для которого при обычном дорновании используются мощные пресса и которое вызывает наволакивание металла на инструмент, ухудшая обрабатываемую поверхность, не требуется, т.к. продвижение инструмента происходит вследствие упругих ударов по нему промежуточного элемента.At the same time, the axial clamping force of the deforming tool, for which powerful presses are used during ordinary burnishing, and which causes the metal to gallop on the tool, worsening the machined surface, is not required, because the advancement of the tool is due to elastic impacts on it of the intermediate element.

Такая обработка позволяет избежать наволакивания металла на инструмент и обеспечивает точность обработки и качество поверхности отверстий, соответствующую точности изготовления деформирующего инструмента, а так как контакт обрабатывающей поверхности инструмента с обрабатываемой поверхностью отверстия является беззазорным, то такая обработка позволяет обеспечить максимально допустимую точность обрабатываемого отверстия. Кроме того, подобный процесс обеспечивает наклеп обрабатываемых поверхностей, что значительно повышает износостойкость.This treatment avoids the metal coating on the tool and ensures the accuracy of processing and the quality of the surface of the holes corresponding to the accuracy of the manufacturing of the deforming tool, and since the contact of the processing surface of the tool with the machined surface of the hole is clearance-free, this treatment allows you to ensure the maximum allowable accuracy of the machined hole. In addition, a similar process ensures the hardening of the machined surfaces, which significantly increases the wear resistance.

Claims (7)

1. Устройство для обработки отверстий с наложением ультразвуковых колебаний, включающее источник ультразвуковых колебаний, содержащий стержень с опорным торцом, деформирующий и промежуточный элементы, отличающееся тем, что деформирующий элемент, промежуточный элемент и стержень источника ультразвуковых колебаний скреплены нежестко между собой и центрированы по оси обрабатываемого отверстия посредством выполненных по центру на контактных поверхностях их торцов выступов или отверстий для последовательного свободного размещения выступа одного из элементов в отверстии другого, причем деформирующий элемент выполнен с максимальным поперечным сечением большим, а промежуточный элемент - меньшим, чем обрабатываемое отверстие, при этом площадь поперечного сечения контактной поверхности торца деформирующего элемента соответствует площади поперечного сечения контактной поверхности торца промежуточного элемента.1. Device for processing holes with superposition of ultrasonic vibrations, comprising a source of ultrasonic vibrations, comprising a rod with a supporting end face, a deforming and intermediate elements, characterized in that the deforming element, the intermediate element and the rod of the source of ultrasonic vibrations are not rigidly bonded to each other and centered on the axis of the machined openings by means of protrusions or holes made centrally on the contact surfaces of their ends, for consecutive free placement of height dull one of the elements in the hole of the other, and the deforming element is made with a maximum cross section large, and the intermediate element is smaller than the machined hole, while the cross-sectional area of the contact surface of the end face of the deforming element corresponds to the cross-sectional area of the contact surface of the end face of the intermediate element. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что деформирующий элемент выполнен сферической формы.2. The device according to claim 1, characterized in that the deforming element is made spherical in shape. 3. Устройство для обработки точных отверстий по п.1, отличающееся тем, что деформирующий элемент выполнен коническоцилиндрической формы.3. The device for processing accurate holes according to claim 1, characterized in that the deforming element is made conical-cylindrical in shape. 4. Устройство для обработки точных отверстий по п.1, отличающееся тем, что деформирующий элемент выполнен конической формы.4. The device for processing accurate holes according to claim 1, characterized in that the deforming element is made conical in shape. 5. Устройство для обработки точных отверстий по пп.1-4, отличающееся тем, что деформирующий элемент выполнен с удлинителем в виде стержня, по центру торца которого выполнено отверстие.5. A device for processing precise holes according to claims 1 to 4, characterized in that the deforming element is made with an extension in the form of a rod, in the center of the end of which an opening is made. 6. Устройство для обработки точных отверстий по пп.1-4, отличающееся тем, что промежуточный элемент выполнен с удлинителем в виде стержня, по центру торцов которого выполнены выступы.6. A device for processing precise holes according to claims 1 to 4, characterized in that the intermediate element is made with an extension cord in the form of a rod, at the center of the ends of which protrusions are made. 7. Устройство для обработки точных отверстий по пп.1-4, отличающееся тем, что деформирующий элемент выполнен с удлинителем в виде стержня, по центру торца которого выполнено отверстие, и промежуточный элемент имеет удлинитель в виде стержня, по центру торцов которого выполнены выступы. 7. A device for processing precise holes according to claims 1 to 4, characterized in that the deforming element is made with an extension in the form of a rod, a hole is made in the center of the end face, and the intermediate element has an extension in the form of a rod, the protrusions are made in the center of the ends.
RU2008124220/02A 2008-06-16 2008-06-16 Device for treatment of accurate openings with superposition of ultrasonic vibrations RU2382692C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008124220/02A RU2382692C1 (en) 2008-06-16 2008-06-16 Device for treatment of accurate openings with superposition of ultrasonic vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008124220/02A RU2382692C1 (en) 2008-06-16 2008-06-16 Device for treatment of accurate openings with superposition of ultrasonic vibrations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008124220A RU2008124220A (en) 2009-12-27
RU2382692C1 true RU2382692C1 (en) 2010-02-27

Family

ID=41642341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008124220/02A RU2382692C1 (en) 2008-06-16 2008-06-16 Device for treatment of accurate openings with superposition of ultrasonic vibrations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2382692C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008124220A (en) 2009-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2540230C2 (en) Ultrasound tool for straining of welds and surfaces
US6467321B2 (en) Device for ultrasonic peening of metals
US9586266B2 (en) Toolholder with tunable passive vibration absorber assembly
US9533357B2 (en) Optimized vibration absorber
US10105815B2 (en) Multiaxial vibration-peening system
CN103710494B (en) A kind of based on hyperacoustic reinforcement method for small hole and device
CN109332801B (en) Optimization method for efficiently and stably broaching turbine disc mortise
RU2382692C1 (en) Device for treatment of accurate openings with superposition of ultrasonic vibrations
UA99365C2 (en) Ultrasonic tool for impact treatment of surfaces of parts
CN114262788A (en) Large crankshaft deformation control method
RU2465148C1 (en) Ultrasound reaming head
WO2012060798A1 (en) Ultrasonic instrument for the impact treatment of components and welded joints
RU2409461C2 (en) Ultrasound processing tool for strain hardening and relaxation processing
RU2252859C1 (en) Ultrasonic tool for releasing residual stresses and strengthening surfaces of metals
KR20040029296A (en) Device and method for fracture-separating workpieces
RU2393953C2 (en) Ultrasound tool for strain hardening and relaxation processing
WO2012064310A1 (en) Ultrasonic instrument for the impact treatment of hard to reach component and welded joint sites
JP3676769B2 (en) Machining tools
RU2383426C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2266805C1 (en) Working ultrasonic tool
JP5609594B2 (en) Coil spring ultrasonic hitting apparatus and coil spring ultrasonic hitting method
RU2247644C1 (en) Device for ultrasonic finishing of surfaces
RU2562850C1 (en) Method of thread formation and strengthening in parts, for example, oil field pipes and their couplings, installation for its implementation
RU192651U1 (en) Dorn for surface plastic deformation of holes
JP3803335B2 (en) Die holder and ultrasonic drawing machine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160617