SU1097482A2 - Ультразвуковой многобойковый инструмент - Google Patents

Abstract

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МНОГОБОЙКОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ по авт.св.№601143, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации обработки, стержни охватывающие центральный, выполнены полыми и установлены коаксиально один в другом 2.Инструмент по п.1, о т л ич а ю щ и и с   тем, что, стержни выполнены с поперечным сечением в форме многоугольника. 3.Инструмент по nn.l и 2, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей, по меньшей мере, один стержень выполнен высотой, не равной высоте остальных стержней. 4.Инструмент по пп.1-3, отличающийс  тем, что, по меньшей мере, один стержень выполнен толилиной, не равной толпщне остальных стержней. 5.Инструмент по пп.1-4, отличающийс  тем, что рабоО ) ча  поверхность стержн  и набора стержней выполнена сферической.

Description

4

00

10 Изобретение относитс  к технологическому использованию ультразвука , в частности, к устройствам дл  деформационной обработки поверхности металлических изделий и может быть применено в машиностроении, судостроении и в других отрасл х народного хоз йства, например дл  повышени  надежности сварных изделий путем упрочнени  шва и околошовной зоны и уменьшени  остаточных сварных напр жений. По основному авт.св. №601143 известен ультразвуковой многобойковьй инструмент, включающий последовательно расположенные на одной оси и акустически соединенные между собой электромеханический преобразователь , волновод и набор однотипных бойков, бойки выполнены н виде монолитных цилиндрических стержней с посто нным по их высоте поперечHbLM сечением, установленных в произвольном пор дке с возможностью возвратно-поступательного движени  в полости цилиндрической обоймы, охватывающей боковую поверхность волновода со стороны его излучающего тор ца. В этом устройстве бойки изготовле ны из магнитного материала, а их акус тический контакт с излучающим торцом волновода в процессе работы устройства осуществл етс  посредством электромагнита , размещенного в полости, образованной внешней поверхностью волновода со стороны его излучающего торца и внутренней поверхностью полой обоймы, установленной в стакаиообразной направл ющей, соединенной с боковой поверхностью волновода в его узло вой плоскости С 1 3Недостатком известного устройства  вл ютс  невысокие производительность и качество, обусловленные выполнением бойков в устройстве с посто нным поперечным сечением, что позвол ет добитьс  более плотной их упаковки в наборе, но не максимально возможной вследствие цилиндрической формы бойков (площадь излучающего торца волнов да больше суммарной площади торцов бойков). Кроме того, устройство ограничено в технологических возможност х, поскольку с его помощью невозможно обра батывать поверхности в форме тел вра щени  (шарообразные и сферообразные выступы или углублени , торцы цилинд рических ступенчатых изделий и т.п.) 2 из-за конструкции и размеров бойков не представл етс  возможность их ремонта после некоторой вьфаботки (формоизменени ) поверхности рабочих торцов . Цель изобретени  - интенсификаци  обработки и расширение технологических возможностей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в ультразвуковом многобойковом инструменте стержни, охватывающие центральный, выполнены полыми и установлены коак.сиально один в другом. Расширение технологических возможностей устройства достигаетс  тем, что стержни выполнены с поперечным сечением в форме многоугольника. Причем, по меньшей мере, один из стержней выполнен с высотой, не равной высоте остальных стержней и/или с толщиной неравной толщине остальных стержней, при зтом рабоча  поверхность стержн  и набора стержней выполнена сферической. На фиг.1 представлен ультразвуковой многобойковый инструмент, вертикальньш разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3-9 - варианты компановки и выполнени  набора бойков , на фиг. 10 - вариант выполнени  устройства дл  обработки изделий в потоке. Ультразвуковой многобойковый инструмент содержит источник ультразвуковых колебаний (фиг.1), состо щий из жестко соединенных между собой электромеханического магнитострикционного преобразовател  1 стержневого типа, изготовленного из сплава К-65, и цилиндрического ступенчатого волновода 2. Волновод с преобразователем соединен торцом своей большей ступени, изготовлен из высокопрочного магнитного материала и выполнен с фланцем 3, расположенным в пучности напр жений ульразвуковой волны, распростран ющейс  в волноводе . Электромеханический преобразователь 1 снабжен обмоткой возбуждени  4, подключенной к ультразвуковому генератору (не показан), и помещен в полый корпус 5, соединенный с системой циркул ции охладител  (не показана) электромеханического преобразовател , например, техничес Q воды, Рабочий элемент устройства образован электромагнитом 6, охватывающим боковую поверхность волновода 2 со стороны его излучающего торца, т.е. его меньшую ступень-, стаканообразной обоймой 7, охватывающей электромагнит, в дне которой выполнено сквозное цилиндрическое отверстие 8; набором бойков (фиг.2), состо щим из монолитного центрального бойка 9 в виде цилиндрического стерж н , установленного на оси источника ультразвуковых колебаний, и пустотелых бойков 10 в виде цилиндрически колец, охватывающих центральный боек и последовательно друг друга; и полой втулкой 11, котора  установл на в отверстии 8 обоймы 7, изготовле на из фторопласта, поддерживает элек ромагнит 6 JH фиксирует его положение относительной боковой поверхности меньшей ступени волновода 2. Бойки 9 и 10 установлены в отверс тии 8 стаканообразной обоймы 7, изготовленной из немагнитного материал т.е. во втулке 11, с возможностью осевого возвратно-поступательного движени  относительно излучающего торца волновода. При этом бойки изготовлены из магнитного материала и все имеют цилиндрическое, т.е. иде тичное по форме, поперечное сечение, посто нное в своем значении по высот бойков, котора  превьппает толщину дна стаканообразной обоймы. ° Зазор между боковыми поверхност м бойков, необходимый дл  скольжени  их друг относительно друга, в своем максимальном- значении не должен превышать О,1 мм, а в оптимальном вариа те должен быть равен 0,01-0,03 мм. оКоличество бойков в наборе определ етс  видом обрабатываемой поверхно ти и площадью излучающего торца волн вода . . Источник ультразвуковых колебаний польй корпус 5 и рабочий инструмент посредством фланца 3 волновода 2 и прокладок (на-чертеже затушованы) герметично соединены между собой в единое целое. Устройство работает следующим образом . Перед началом его эксплуатации осуществл ют сборку рабочего инструмента , т.е. в зависимости от вида об рабатываемой поверхности компануют бойки 9 и 10 в единый набор, в данно случае из бойков, имеющих одинаковые

высоту и толщину (обработка плоской поверхности), который и устанавливают в полость втулки 11, включа  при этом

их рабочие торцы, выступающие из стаканообразной обоймы, ввод т в контакт с поверхностью обрабатывае82 .4 электромагнит 6. Под воздействием магнитного пол , возникающего- в электромагните при подаче на его обмотку посто нного тока-, бойки 9 и 10 прит гиваотс  к излучающему торцу волновода 2, вьтолн ющего функцию сердечника электромагнита. Сила прит жени  бойков выбираетс  в зависимости от их массы и составл ет около 10-20 Н, что при площади излучающего торца волновода в 314 мм  вл етс  достаточным дл  обеспечени  надежного акустического контакта между волноводом и бойками и дл  удержани  бойков в полости втулки 1 1 . После сборки рабочего инструмента в полый корпус 5 с помощью системы циркул ции подают техническую воду дл  охлаждени  электромеханического преобразовател  1, создава  тем самым дл  него оптШ1альный тепловой режим работы. Затем обработку возбуждени  4 электромеханического преобразовател  подключают к ультразвуковому генератору , например, к УЗГ-2-10, и, включа  его, обеспечива от готовность устройства к работе. Переменное напр жение резонансной частоты, например, в 19,5 кГц, поступа  с ультразвукового генератора на обмотку возбуждени  4 электромеханического преобразовател  1, создает магнитное поле, под воздействием которого электромеханический преобразователь возбуждаетс  и начинает совершать колебани  с ультразвуковой частотой вдоль своей продольной оси. Эти колебани  передаютс  волноводу 2, а от него - бойкам 9 и 10, в результате чего они также начинают совершать колебани  указанной частоты с амплитудой в 15-20 мкм, перемеща сь возвратно-поступательно относительно излучающего торца волновода в отверстии дна стаканообразной обоймы. 7, т.е. в полости втулки 11, предохран ющей бойки от соударени  со стенкой отверсти . 8. Причем вследствие того что боковые поверхности бойков контактируют между собой, перекос бойков полностью исключаетс  и каждый из них перемещаетс  вдоль оси устройства строго перпендикул рно к поверхности излучающего торца волновода. После сообщени  бойкам 9 и 10 колебаний ультразвуково частоты 5 мого издели , например, с околошовной зоной сварного соединени . В процессе работы устройства, т.е. при его перемещении по обрабатываемо му изделию, энерги  удара каждого бойка, полученна  им от источника ультразвуковых колебаний и значительно превышающа  силу прит жени , развиваемую электромагнитом 6, расходуетс  на деформирование обрабатываемой поверхности и его упругий отскок. После окончани  обработки издели  выключают ул ьтразвуковой генератор , прекращают подачу охладител  в полый корпус.5 и посто нного тока на обмотку электромагнита 6. Предлагаемое устройство (фиг.1), может быть использовано и дл  обработки основани  цилиндрического углублени  в изделии, можно отнести выполнение бойков с поперечным сечением в форме многоугольника (фиг.З и 4), что позвол ет расширить сортамент обрабатываемых углублений по форме их оснований. При этом сле дует отметить, что в данном случае отверстие 8 в стаканообразной обойм 7 как и во втулке 11 выполн етс  5С аналогичной формой, причем излучаю щий торец волновода также может име эту форму, т.е. форму многоугольник Вьшолнение же бойков, по меньшей мере одного из них с высотой,не рав ной высоте остальных бойков и/или с толщиной не равной толщине остальны 2 бойков (фиг.5-7) обеспечивает предлагаемому устройству возможность обработки широкого круга поверхностей в форме тела вращени , а при выполнении рабочего торца каждого бойка радиусным иг.8 и 9) не шарообразной , или со сферической поверхностью. Предложенное Устройство по сра:внению с базовым объектом, в качестве которого прин т прототип, позвол ет практически всю ультразвуковую энергию передавать в обрабатываемое изделие и за счет этого на 10-15% повысить производительность и качество обработки, обеспечив при этом глубину упроченного сло  в пределах 1,1-1,4 мм, jCpoMe того, предлагаемое устройство обладает более широкими технологическими возможност ми, поскольку с его помощью можно обрабатьшать шарообразные и сферообразные выступы или углублени , торцы цилиндрических ступенчатых изделий и т.п. наравне с обработкой плоской поверхности (околошовна  зона сварного соединени ). К тому же форма бойков (1сольцо) после некоторой выработки (формоизменени ) поверхности их рабочих торцов представл ет возможность без использовани  каких-либо приспособлений, непосредственно, например на шлифовальнрм станке, отремонтировать сразу весь набор бойков , .что совершенно невозможно сделать с набором бойков известного устройства .

Фиг.2

Фиг,3

РигЛ

10

Фиг.5

фиг, 6

Й/2.7

ui,8

Фдг.В

Claims (5)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МНОГОБОЙКОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ по авт.св.№601143, отличающийся тем, что, с целью интенсификации обработки, стержни,охватывающие центральный, выполнены полыми и установлены коаксиально один в другом»

2. Инструмент по п.1, отличающийся» тем, что, стержни выполнены с поперечным сечением в форме многоугольника.

3. Инструмент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, по меньшей мере, один стержень выполнен высотой, не равной высоте остальных стержней.

4. Инструмент по пп.1-3, от- личающийся тем, что, по меньшей мере, один стержень выполнен толщиной, не равной толщине остальных стержней. _β

5. Инструмент по пп.1-4, от- S личающийся тем, что рабочая поверхность стержня и набора стержней выполнена сферической.

SU .,.,1097482