SU763005A1

SU763005A1 - Oscillation device of ultrasonic machine tool head

Info

Publication number: SU763005A1
Application number: SU772542876A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Шигарев; Геннадий Викторович Птицын; Виктор Алексеевич Волосатов; Александр Дмитриевич Фадеев
Original assignee: Производственное Объединение Турбостроения "Ленинградский Металлический Завод"
Priority date: 1977-11-09
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1980-09-15

Description

Изобретение относитс к области станкостроени и может быть использовано при конструировании колебател ных устройств ультразвуковых станков . Известна колебательна система ультразвукового станка, выполненна в виде вибратора с переходным волноводом-концентратором и расположенного в плоскости узла смещени волновода крепежного фланца, осуществл ю щего крепление колебательной системы в корпусе головки станка ij. Така конструкци колебательной системы не позвол ет достигнуть высокой точности обработки на станке. Из известных устройств наиболее близким к предложенному по своей технической сущности вл етс колебательное устройство головки ультра звукового станка, содержащее вибратор и волновод-концентратор с пазам параллель его оси 2 . Недостатком этого устройства вл етс низка точность обработки дета лей ультразвуковым станком, вызванна тем, что расположение каналов и пазов не преп тствует распространению побочных продольных, иэгибных и радиальных колебаний в месте крепле ни акустической колебательной системы , проникновению акустической энергии в корпус головки станка, что уменьшает КПД системы в целом. Целью насто щего изобретени вл етс повыиение точности обработки деталей . Указанна цель достигаетс тем, что волновод выполнен в виде тонкостенного цилиндра с соосно установленным концентратором, прикрепленным к корпусу головки, причем стенки цилиндра выполнены с пазами, расположенными перпендикул рно оси волновода , а пазы, расположенные перпендикул рно оси волновода, размещены друг от друга и от торца цилиндра на рассто нии, составл ющем четверть длины волны изгибных колебаний в стенке цилиндра на резонансной частоте колебательного устройства. На фиг. 1 и фиг. 2 изображен общий вид предложенного колебательного устройства головки ультразвукового станка. Колебательное устройство состоит из вибратора 1 и волновода, выполненного в виде тонкостенного цилиндра 2 и соосного с ним концентратора 3. Фланец 4 расположен в узловой плоскости концентратора 3, а наружна поверхность цилиндра зафиксирована в корпусе 5 головки ультразвукового ст ка по посадке не ниже 2-го класса точности. Между свободным торцом флаца и корпусом головки установлена то ,ка прокладка б из звукоизол ционног материала, например, резины. Механическое закрепление колебательной системы в корпусе головки осуществл етс винтами 7. В цилиндре 2 выполнены сквозные параллельные оси волновода пазы 8, 9 с взаимным перекрытием высоты цилиндра и перпендикул рные оси волновода пазы 10, 11. Перпендикул рные оси волновода пазы 10, 11 размещены друг от друга и торца 12 цилиндра на рассто ни х, равных /4, где 7v -длина волны изгибных колебаний в стенке цилиндра на резонансной частоте колебательной системы. Ближние фланцу перпендикул рные оси волновода пазы 10 выполнены примыкающими к внутренней поверхности фланца и разделены узкими перемычками 13.The invention relates to the field of machine tool construction and can be used in the design of oscillating devices of ultrasonic machine tools. The known oscillating system of the ultrasonic machine is made in the form of a vibrator with a transitional waveguide hub and located in the plane of the displacement unit of the waveguide of the mounting flange that fixes the oscillatory system in the body of the machine head ij. This design of the oscillatory system does not allow to achieve high precision machining. Of the known devices, the oscillating device of an ultrasonic machine head, containing a vibrator and a waveguide concentrator with grooves parallel to its axis 2, is closest to that proposed by its technical essence. A disadvantage of this device is the low precision of machining by an ultrasonic machine, because the arrangement of channels and grooves does not prevent the propagation of side longitudinal, bending and radial vibrations in the place of attachment of the acoustic oscillatory system, the penetration of acoustic energy into the body of the machine head, which reduces The efficiency of the system as a whole. The purpose of the present invention is to improve the accuracy of machining parts. This goal is achieved by the fact that the waveguide is made in the form of a thin-walled cylinder with a concentrator mounted coaxially attached to the head body, the cylinder walls being made with grooves perpendicular to the axis of the waveguide, and the grooves perpendicular to the axis of the waveguide are spaced from each other and from an end face of the cylinder at a distance of a quarter of the wavelength of the bending vibrations in the wall of the cylinder at the resonant frequency of the oscillating device. FIG. 1 and FIG. 2 shows a general view of the proposed oscillating device of an ultrasonic machine head. The oscillating device consists of a vibrator 1 and a waveguide made in the form of a thin-walled cylinder 2 and a concentrator 3 aligned with it. The flange 4 is located in the nodal plane of the concentrator 3, and the outer surface of the cylinder is fixed in the housing 5 of the head of the ultrasonic unit accuracy class. Between the free end of the flange and the head casing, there is installed a gasket made of sound-proofing material, for example, rubber. Mechanical fixing of the oscillatory system in the head housing is carried out with screws 7. In cylinder 2 there are made through parallel axes of the waveguide grooves 8, 9 with mutual overlap of the cylinder height and perpendicular axes of the waveguide grooves 10, 11. Perpendicular axes of the waveguide grooves 10, 11 are located other and end of cylinder 12 at distances equal to / 4, where 7v is the wavelength of bending oscillations in the wall of the cylinder at the resonant frequency of the oscillatory system. The flange perpendicular axes of the waveguide grooves 10 are made adjacent to the inner surface of the flange and are separated by narrow bridges 13.

Крепление инструментов к колебательной системе осуществл етс с помощью резьбового отверсти 14 в торце концентратора.The tools are fastened to the oscillatory system by means of a threaded hole 14 in the end of the concentrator.

В процессе работы колебательной системы ультразвуковые колебани от вибратора 1 передаютс ультразвуковому инструменту (на фиг. не показан ), закрепленному в резьбовом отверстии 14. Распространение ультразвуковых колебаний через фланец 3 и стенку цилиндра в корпус 5 головки станка не происходит, так как свободный торец фланца изолирован от корпуса головки звукоизол ционной прокладкой 6, а на цилиндр не передаютс ультразвуковые колебани благодар сквозным пазам 8, 9 и 10, 11. Продольные пазы 8 и 9, взаимно перекрывающие друг друга по всей высоте цилиндра, перерезают стенку цилиндра. Это преп тствует распространению радиальных колебаний в любой плоскости, перпендикул рной оси цилиндра, и тем самым уменьшает потери акустической энергии . Поперечные пазы 10 и 11 уменьшают распространение в цилиндре изгибных и продольных ультразвуковы колебаний. Выбранные рассто ни между поперечнь1ми пазами 10, 11, а также между пазами 11 и торцом цилиндра , равные Х/4, дополнительно уменшают распространение в нем изгибных ультразвуковых колебаний, т.к. входное акустическое сопротивление каждого участка стенки цилиндра между поперечными пазами, а также между поперечными пазами и торцом цилиндра в этом случае бесконечно большое дл г изгибных колебаний на резонансной частоте колебательной системы. При расположении ближних к фланцу поперечных пазов 10 примыкаюрдими к фланцу дополнительно увеличиваетс входноеDuring the operation of the oscillatory system, ultrasonic oscillations from the vibrator 1 are transmitted to an ultrasonic instrument (not shown in Fig.) Fixed in the threaded hole 14. Ultrasonic vibrations propagate through the flange 3 and the cylinder wall into the body 5 of the machine head, since the free end of the flange is insulated From the head of the head with an insulating gasket 6, and ultrasonic vibrations are not transmitted to the cylinder due to through grooves 8, 9 and 10, 11. Longitudinal grooves 8 and 9, mutually overlapping each other throughout Each cylinder, cut the wall of the cylinder. This prevents the propagation of radial oscillations in any plane perpendicular to the axis of the cylinder, and thereby reduces the loss of acoustic energy. The transverse grooves 10 and 11 reduce the spread in the cylinder of bending and longitudinal ultrasonic vibrations. The selected distances between the transverse grooves 10, 11, as well as between the grooves 11 and the end of the cylinder, equal to X / 4, additionally decrease the propagation in it of bending ultrasonic vibrations, since the input acoustic impedance of each section of the cylinder wall between the transverse grooves, as well as between the transverse grooves and the end of the cylinder, in this case is infinitely large for r bending oscillations at the resonant frequency of the oscillatory system. When the transverse grooves 10 closest to the flange are located adjacent to the flange, the input

акустическое сопротивление посадочного цилиндра прохождению продольных ультразвуковых колебаний, т.к. стенки цилиндра оказываютс соединенными с фланцем только по узким перемычкам 13 между пазами. Такое расположениеacoustic resistance of the landing cylinder to the passage of longitudinal ultrasonic vibrations, since the walls of the cylinder are connected to the flange only along narrow bridges 13 between the grooves. This arrangement

поперечных пазов, ближних к фланцу, в совокупности с остальными поперечными пазами 11, разрывающими сплошность стенки цилиндра в продольном направлении, практически полностью transverse grooves closest to the flange, together with the remaining transverse grooves 11, tearing the continuity of the cylinder wall in the longitudinal direction, almost completely

0 устран ет распространение продольных ультразвуковых колебаний в посадочном цилиндре.0 eliminates the propagation of longitudinal ultrasonic vibrations in the landing cylinder.

Предложенное колебательное устройство позвол ет уменьшить побочныеThe proposed oscillatory device reduces side effects.

5 колебани волновода, тем самым повыша точность и производительность ультразвукового станка и его КПД.5 waveguide oscillation, thereby increasing the accuracy and efficiency of the ultrasonic machine and its efficiency.

Claims

1. An oscillating device of the head of an ultrasonic machine, comprising a vibrator and a waveguide hub with grooves parallel to its axis, characterized in that

at the accuracy of machining, parts, the waveguide is made in the form of a thin-walled cylinder with a concentrator mounted coaxially attached to the head body, with the cylinder walls

0 are made with grooves located perpendicular to the axis of the waveguide.

2. Oscillating device of the head of the ultrasonic machine according to claim 1, characterized in that

5, the slots perpendicular to the axis of the waveguide are placed apart from each other and from the end of the cylinder at a distance of a quarter of the wavelength of the bending oscillations in the wall of the cylinder Qa at the resonant frequency of the oscillatory device.

Sources of information taken into account in the examination

1.Voman V.Yu et al. Ultrasonic material processing. L., Mechanical Engineering, 1971, p. 17, fig. 5 B.

2. US Patent 3,601,084,

cl. In About In 3/00, 1971 (prototype).