RU2479401C2

RU2479401C2 - Ultrasound device for natural and artificial stone surface machining

Info

Publication number: RU2479401C2
Application number: RU2011118908/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Белокобыльский; Сергей Викторович Елисеев; Леонид Алексеевич Мамаев; Владимир Богданович Кашуба; Илья Сергеевич Ситов; Павел Аркадьевич Войцеховский
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2013-04-20
Also published as: RU2011118908A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used for high-quality surface processing of natural and artificial stones and other fragile and hard-to-machine materials. Proposed device comprises casing with magnetostrictive vibroexciters and working head. Abrasive feed device and used suspension discharge system are provided. Working head comprises working nozzle to feed abrasive suspension. Used suspension discharge system incorporates discharge ring connected with casing bottom by rolling bearing and rotary tool drive.

EFFECT: higher quality and efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительной индустрии и может быть использовано для высококачественной поверхностной обработки искусственного и природного камня, а также прочих хрупких и труднообрабатываемых материалов при производстве строительных материалов для промышленного и гражданского строительства.The invention relates to the field of the construction industry and can be used for high-quality surface treatment of artificial and natural stone, as well as other fragile and difficult to process materials in the production of building materials for industrial and civil engineering.

Известны ультразвуковые устройства для поверхностной обработки (патент РФ №2130379, кл. B28B 11/00, 1997; патент РФ №2279975, кл. B28B 11/00, 2006). Обработка известными устройствами осуществляется путем взаимодействия рабочего органа, колеблющегося с ультразвуковой частотой, с различными видами поверхностей. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (патент РФ №2250814, кл. B24B 1/04, 2005), содержащий пьезоэлектрический преобразователь. В цилиндрическом корпусе механизма закреплены пьезоэлементы, передающие рабочему органу колебания в вертикальной плоскости. Причем рабочий орган представляет собой насадку, прикрепляемую посредством резьбового соединения к концентратору, имеющую сквозное осевое отверстие для подачи абразивной суспензии. Конец насадки является полым цилиндром, внешний торец которого контактирует с обрабатываемой поверхностью. Концентратору вместе с рабочей насадкой придается вращение.Known ultrasonic devices for surface treatment (RF patent No. 2130379, CL B28B 11/00, 1997; RF patent No. 2279975, CL B28B 11/00, 2006). Processing by known devices is carried out by the interaction of the working body, oscillating with an ultrasonic frequency, with various types of surfaces. Closest to the proposed invention is a device (RF patent No. 2250814, class B24B 1/04, 2005) containing a piezoelectric transducer. Piezoelectric elements are fixed in the cylindrical case of the mechanism, which transmit vibrations in the vertical plane to the working body. Moreover, the working body is a nozzle attached by means of a threaded connection to a hub having a through axial hole for supplying an abrasive slurry. The end of the nozzle is a hollow cylinder, the outer end of which is in contact with the treated surface. The hub is rotated together with the working nozzle.

Недостатком известных устройств является их малая производительность, сложность конструкции, трудность обработки поверхностей большой площади, ограниченность применения.A disadvantage of the known devices is their low productivity, design complexity, the difficulty of processing large surfaces, limited application.

Технической задачей, решаемой изобретением, является получение высокого качества обработки поверхностей изделий из искусственного и природного камня, хрупких и труднообрабатываемых материалов, а также увеличение производительности технологического процесса обработки вышеуказанных поверхностей.The technical problem solved by the invention is to obtain high quality surface treatment of products made of artificial and natural stone, fragile and difficult to process materials, as well as increasing the productivity of the technological process of processing the above surfaces.

Технический результат изобретения - высокое качество обработки поверхности искусственного и природного камня, других хрупких и труднообрабатываемых материалов, а также высокая производительность предлагаемого устройства.The technical result of the invention is the high quality surface treatment of artificial and natural stone, other fragile and difficult to process materials, as well as the high performance of the proposed device.

Технический результат достигается тем, что ультразвуковое устройство для поверхностной обработки природного и искусственного камня, содержащее верхний корпус с магнитострикционным вибровозбудителем, узел подачи абразива в зону обработки, систему отвода отработанной суспензии и рабочую головку, отличающееся тем, что рабочая головка содержит рабочую насадку с каналами для подачи суспензии абразива, а система отвода отработанной суспензии выполнена с отводящим кольцом, соединенным с нижней частью корпуса посредством подшипника качения и имеющим привод вращения.The technical result is achieved in that the ultrasonic device for surface treatment of natural and artificial stone, comprising an upper body with a magnetostrictive vibration exciter, an abrasive supply unit to the processing zone, a system for removing the spent suspension and a working head, characterized in that the working head contains a working nozzle with channels for abrasive slurry supply, and the exhaust slurry removal system is made with a discharge ring connected to the lower part of the housing by means of a rolling bearing I'm having a rotary drive.

Сущность изобретения поясняется чертежом: на фиг.1 изображен продольный разрез устройства.The invention is illustrated in the drawing: figure 1 shows a longitudinal section of a device.

Устройство состоит из подвижного верхнего корпуса 1. Внутри верхнего корпуса 1 закреплен магнитострикционный вибровозбудитель, состоящий из магнитостриктора 2 с концентратором 4, к которому посредством соединительной шпильки 20 крепится рабочая насадка 7. Нижняя часть устройства представляет собой рабочую головку, которая включает в себя узел подачи абразива, состоящий из кольца 8 подачи суспензии, с присоединенным шлангом подачи суспензии 11, рабочую насадку 7 увеличенной площади, за счет использования концентратора с меньшим коэффициентом усиления амплитуды колебаний. В рабочей насадке 7 имеются каналы 19 для подачи суспензии в рабочее пространство, систему отвода отработавшей суспензии. Система отвода состоит из крышки нижнего корпуса 12 и вращающегося кольца 16, соединенных подшипником качения 5. Вращающееся кольцо 16 имеет зубчатый венец 17. К вращающемуся кольцу 16 прикреплена упругая резиновая прокладка 6, на которую в свою очередь прикреплены внешние радиальные сегменты 9 и внутренние сегменты 15, в которых проделаны каналы отводящей поверхности, предназначенные для отвода суспензии. Радиальные сегменты закреплены при помощи стягивающего кольца 23. Привод вращения состоит из электродвигателя 21 и шестерни 22, входящей в зацепление с зубчатым венцом 17.The device consists of a movable upper case 1. Inside the upper case 1, a magnetostrictive vibration exciter is fixed, consisting of a magnetostrictor 2 with a hub 4, to which a working nozzle 7 is attached by means of a connecting pin 20. The lower part of the device is a working head, which includes an abrasive feed unit , consisting of a suspension supply ring 8, with an attached suspension supply hose 11, a working nozzle 7 of an increased area, due to the use of a hub with a lower coefficient Ohm amplification of the amplitude of the oscillations. In the working nozzle 7 there are channels 19 for supplying the suspension to the working space, the exhaust suspension system. The exhaust system consists of a cover for the lower housing 12 and a rotating ring 16 connected by a rolling bearing 5. The rotating ring 16 has a ring gear 17. An elastic rubber gasket 6 is attached to the rotating ring 16, which in turn is attached to the outer radial segments 9 and the inner segments 15 in which channels of the discharge surface are made, designed to drain the suspension. The radial segments are fixed with a tightening ring 23. The rotation drive consists of an electric motor 21 and gear 22, which engages with the ring gear 17.

В верхнем корпусе 1 установлены охлаждающий стакан 3 и рукав 13 подачи охлаждающей жидкости. В нижнем корпусе 18 установлена резиновая манжета 10, предназначенная для изоляции рабочей области от охлаждающей жидкости, и рукав 14 отвода охлаждающей жидкости. Само ультразвуковое устройство крепится к каретке, которая имеет возможность перемещаться по траверсе технологической машины.In the upper case 1, a cooling cup 3 and a sleeve 13 for supplying coolant are installed. In the lower case 18, a rubber sleeve 10 is installed for isolating the working area from the coolant, and a sleeve 14 for draining the coolant. The ultrasonic device itself is attached to the carriage, which has the ability to move along the traverse of the technological machine.

Ультразвуковое устройство поверхностной обработки работает следующим образом.Ultrasonic surface treatment device operates as follows.

Рабочая насадка 7 совершает высокочастотные колебания. Между рабочим органом и поверхностью обрабатываемого материала находится слой суспензии, состоящий из смеси воды и абразива. Суспензия подается под давлением при помощи узла подачи абразива. Рабочая насадка 7, совершая высокочастотные вертикальные колебания, с амплитудой, соответствующей требуемой чистоте обрабатываемой поверхности и составляющей порядка ≈0,01-0,1 мм, воздействует на частички абразива, находящиеся в суспензии, те в свою очередь выкалывают из менее твердой обрабатываемой поверхности хрупкий материал, осуществляя рабочий процесс. Отвод отработавшей суспензии происходит за счет разряжения, создаваемого вращением вращающегося кольца 16, по специальным каналам. Охлаждение магнитострикционного вибровозбудителя осуществляется путем циркулирования охлаждающей жидкости в верхнем корпусе 1. Для увеличения поверхности теплообмена в верхний корпус 1 установлен охлаждающий стакан 3. Перемещение ультразвукового устройства осуществляется путем передвижения каретки вдоль подвижной траверсы технологической машины.The working nozzle 7 performs high-frequency oscillations. Between the working body and the surface of the processed material is a layer of suspension, consisting of a mixture of water and abrasive. The suspension is supplied under pressure using the abrasive feed assembly. The working nozzle 7, performing high-frequency vertical vibrations, with an amplitude corresponding to the required surface finish and a component of the order of ≈0.01-0.1 mm, acts on the particles of abrasive in suspension, they in turn puncture brittle from a less hard surface material, carrying out the workflow. The removal of the spent suspension occurs due to the vacuum created by the rotation of the rotating ring 16, through special channels. The magnetostrictive vibration exciter is cooled by circulating coolant in the upper case 1. To increase the heat exchange surface, a cooling cup 3 is installed in the upper case 1. The ultrasonic device is moved by moving the carriage along the movable crosshead of the technological machine.

Claims

An ultrasonic device for surface treatment of natural and artificial stone, comprising a housing with a magnetostrictive vibration exciter, an abrasive supply unit to the processing zone, an exhaust slurry removal system and a working head, characterized in that the working head contains a working nozzle with channels for feeding the abrasive suspension, and a removal system the spent suspension is made with a discharge ring connected to the lower part of the housing by means of a rolling bearing and having a rotation drive.