Изобретение относитс к технологии машиностроени , а конкретно к области ультразвукового упрочнени , деталей стальными шариками ( дробью ). Целью изобретени вл етс стабилизаци процесса упрочнени за счет автоматического регулировани общей массы (количества ) шариков, участвующих в упрочн ющем воздействии на деталь, и нёпрерьшного контрол интенсивности и стабильности процесса упрочнени . На фиг.I изображена блок-схема установки дл ультразвукового упрочнени , нафиг.2 -типичные зависимое-, ти упрочн ющего воздействи от количества шариков; на фиг.З - временные диаграммы работы установки. Установка содержит резонатор 1 с шариками (дробью ), св занный с возбудителем 2 ультразвуковых колебаний , закрытый крышкой 3 с укрепленно на ней обрабатьгоаемой деталью ,4. Деталь 4 через волновод 5 св зана с датчиком 6 ультразвуковых колебаний (пьезодатчиком ). На крышке 3 с наруж ной стороны установлен электромагнит 7, св занный с регулируемым источником питани 8. Выход пьезодатчика 6 подключен к входу блока 9 изм рени сигнала акустической эмиссии, включающего усилитель 10, полосовой ВЧ фильтр 11, детектор 12, фильтр низких: частот 13, с выводов которого снимаетс сигнал, пропорциональный интенсивности акустической эмиссии (АЭ ). С первого выхода сигнал, пропо циональный интенсивности АЭ, поступа на вход амплитудно-фазового дискриминатора 14, выход которогоподключен к управл ющему входу регулируемого и точника питани 8. Второй (опорный) вход дискриг4инатора 14 подключен к генератору НЧ 15. Тот же вход блока измерени сигнала АЭ подключен к вхо ду блока 16 сравнени интегральной величины АЭ с установленным блоком 1 задани значением. Выход блока 16 св зан с цепью выключени генератора 18 задающего частоту ультразвуковых колебаний и выходом св занного с возбудителем 2. Блок 16 сравнени содержит канал измерени интегральной величины интенсивности сигнала акустической эмиссии, включакиций преобразователь I9 напр жени в частоту, счетчик 20 и схему 21 сравнени кодов, св занную с блоком 17 задани , представл ющим собой устройство набора кода. Дл визуального контрол интенсивности упрочн ющего воздействи второй выход фильтра 13, служапщй дп получени раст нутой шкалы на рабочем участке, подключен к измерительному прибору 22. При работе в резонатор 1 загружаетс определенна масса шариков ( дроби ), закрываетс крьшжой 3 с установленной на ней обрабатываемой деталью 4. При возбувдении ультразвуковых колебаний резонатора 1 возбудителем 2 шарики в резонаторе 1 начинают соудар тьс с деталью 4. i При этом ударов вл етс упругими столкновени ми, а часть оказывает 5Т1рочн ющее воздействие, вызыва изменение кристаллической решетки в месте удара. В процессе упрочнени принимает участие только оптимальное количество шариков, которое оказьтает максимальное зшрочн ющее воздействие на деталь 4. Остальные шарики , не участвующие в упрочнении, удерживаютс электромагнитом 7. Принцип работы установки по сн етс фиг.2, где приведены типичные зависимости интенсивности J упрочн ющего воздействи , контролируемого по сигналам акустической эмиссии, от количества шариков в стакане, и. фиг.З, где показаны временные, диаграммы работы установки при поиске максимума . интенсивности и слежени за этим максимумом-. При возбуждении ультразвуковых колебаний резонатора 1 возбудителем 2, питаемым с ультразвукового-генератора 18, шарики в резонаторе 1 путем многократных отскоков от стенок резонатора , запасающие кинетическую энергию , начинают соудар тьс с деталью 4, наход щейс в полости резонатора 1, таким образом, упрочн ее. Часть ударов вл етс упругими столкновени ми . При упрочн ющих соударени х шариков с деталью возникают сигналы акустической эмиссии, спектор которых лежит в области частот, в 10100 раз превьшающих частоту возбуждени резонатора 1. Этим сигналы (АЭ) через волновод 5 подвод тс к датчику 6 ультразвуковых колебаний, преобразующему их в электрические сигналы . Последние передаютс на блок 9 измерени сигналов акустической эмис-. сии, где они предварительно усиливаютс усилителем 10, полосовой ВЧ фильтр I1 вьщел ёт из всех сигналов датчики только те, которые соответствуют акустической эмиссии. Детектор 12 преобразует ВЧ сигналы в посто нное напр жение, пропорциональное амплитуде ВЧ сигнала, фильтр 13 НЧ вьщел ёт среднее значение этого напр жени , которое измер етс прибором 22, интегрируетс блоком 16 поступает на цепь вьщелени сигнала поиска максимума интенсивности, включающую фазовый дискриминатор 14 и генератор НЧ 15. Как уже было отмечено, положение максимума и вид зависимости интенсивности от количества шариков за висит от большого числа параметров, однако во всех случа х наблюдаетс следующа закономерность: при малом числе шариков невелико число уда ров о деталь 4, а упрочн ющие удары составл ют некоторую часть всех ударов, и число их также невелико. Увеличение числа шариков приводит к росту общего числа ударов о деталь 4, но и з величивает долю неупро н ющих соударений. Вначале преоблада щее значение имеет рост числа ударов , но при некотором оптимальном числе шариков наступает момент, при котором дальнейшее увеличение числа шариков настолько же снижает долю упрочн ющих ударов, насколько увелич ваетс их общее число (за счет роста числа соударений между собой). Дальнейшее увеличение числа шариков приводит к преобладанию неупрочн ющих ударов вследствие уменьшени средней энергии шариков, и обща интенсивность упрочн ющего воздействи с ростом числа шариков начинает уменьшатьс . При некотором критическом значении числа шариков упрочн ющее воздействие вообще прекращаетс , шарики перестают возбуждатьс . Типичные зависимости интенсивности упрочн ющего воздействи , конт ролируемого по сигналам АЭ, приведены на фиг.2. Кривые 23, 24 и 25 соответствуют разным услови м измере ний, причем мощность и частота ультразвукового генератора 18 при этом п сто нны. Крива 26 по сн ет принцип отыскани максимума интенсивности. Допустим, что изменени количества шариков под действием захвата и осво бождени части шариков 7 электромаг214 ннтом 7. происход т в пределах участка А. Тогда интенсивность АЭ мен етс в пределах л2, причем dl/dW -О ( N - число шариков ). На участке С dJ/dH 0, а при положении среднего , значени количества шариков s точке В dl/dN 0. Таким образом, можно построить след щую за максимумом систему , сигналом ошибки которой вл етс коррел ционна функци 6 между dl/dt и dN/dt. 1 Г лт лга f 70 при N NeflT .н:„. при , В качестве коррел тора в простейшем варианте можно использовать фазо- вый детектор на выходе как это и сделано в предлагаемой установке. Следует отметить, что коррел тор обеспечивает также отстройку от случайных помех и случайных отклонений N от среднего. Временные диаграммы, приведенные на фиг.З, иллюстрируют работу установки при поиске и слежении за максимумом интенсивности. Крива 27 показывает среднее значение шариков ((пунктир соответствует No,y), крива отражает количество шариков с учетом положени отклонений от среднего значени , кривые 29 и 30 отражают контролируемое и среднее значение сигналов АЭ, а крива 31 - напр жение на выходе дискриминатора 14 в одни и те же моменты времени t. Вьщеленный сигнал с выхода дискриминатора I4 подаетс на управл ющий вход регул тотора и управл ет средним значением количества шариков. На опорный вход дискриминатора 14 подаетс сигнал с . генератора НЧ 15 (l-lO Гц), он же подаетс на второй вход регул тора тока электрсжагннта 7, вызыва из менение количества шариков, оказывающих упрочн ющее воздействие относительно его среднего значени . Эти изменени вызьшают изменение ин- тенсивности згпрочн ющего воздействи , а соответственно, и изменение сигналов АЭ на выходе блока 9. С выхода этого блока сигнал поступает на вход дискриминатора 14,/выходное напр жение которого намен етсреднее значение количества шариков путем изменени тока регул тора таким образсж , чтобы уменьшалс сигнал на выходе дискриминатора 14. Устойчнвым положением системы вл етс положение вблизи максимума интенсивности .
. Сигнал интенсивности АЭ поступает также на блок 16, где интегрируетс , преобразуетс в число импульсов , пропорциональное интегралу ин )n)trft
тенсивности по времени преобразователем 19. Эти импульсы подсчитываютс счетчиком 20. При достижении числом импульсов заданного значени на выходе блока 16 по вл етс команда выключени ультразвукового генератора 18.
фuгi
29