UA79670C2 - Method of ultrasonic vibration impact treatment of surface of lengthy articles - Google Patents
Method of ultrasonic vibration impact treatment of surface of lengthy articles Download PDFInfo
- Publication number
- UA79670C2 UA79670C2 UAA200507628A UAA200507628A UA79670C2 UA 79670 C2 UA79670 C2 UA 79670C2 UA A200507628 A UAA200507628 A UA A200507628A UA A200507628 A UAA200507628 A UA A200507628A UA 79670 C2 UA79670 C2 UA 79670C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- product
- working tools
- ultrasonic
- tools
- processing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 12
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 49
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 6
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
- B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
- B23P9/04—Treating or finishing by hammering or applying repeated pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2221/00—Treating localised areas of an article
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0075—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rods of limited length
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до галузі машинобудування, а саме до фінішної обробки довгомірних металевих виробів 2 іможе бути використаний при кінцевій обробці дроту, корду, труб і інших фасонних виробів прокату.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to the finishing of long metal products 2 and can be used in the final finishing of wire, cord, pipes and other shaped rolled products.
Поверхневе зміцнення металевих виробів як заключна технологічна операція значно збільшує працездатність деталей і машин, підвищує їх якість і строк служби. На сьогоднішній день широке поширення отримали методи поверхневої обробки з допомогою пластичної деформації, такі як обробка кульками і роликами, дробеструменевий наклеп, віброобкатування та інші. Значно підвищився в промисловості інтерес і до 70 високоенергетичних видів обробки поверхні, до яких відноситься і поверхневе зміцнення з допомогою ультразвукових коливань. Результати випробувань і практика експлуатації показують, що при обробці виробів із металів, особливо високоміцних, ультразвуковий спосіб є достатньо ефективним і легко піддається автоматизації. Промисловість випускає велику гамму довгомірних виробів різного профілю і перетину: дріт, корд, труби, смуги і т.п., що формоутворюються із використанням тиску. В результаті цього необхідна фінішна 72 ультразвукова обробка як релаксаційна і зміцнювальна технологічна операція, що проводиться на високих швидкостях руху виробів. Продуктивність і якість процесу такої ультразвукової обробки залежать від вибору схеми такої обробки і оптимального режиму роботи ультразвукового інструменту.Surface strengthening of metal products as a final technological operation significantly increases the performance of parts and machines, increases their quality and service life. To date, methods of surface treatment with the help of plastic deformation, such as ball and roller processing, shot peening, vibro-rolling, and others, have become widespread. Interest in 70 high-energy types of surface treatment has increased significantly in the industry, including surface strengthening with the help of ultrasonic vibrations. Test results and operational practice show that when processing metal products, especially high-strength ones, the ultrasonic method is quite effective and easily amenable to automation. The industry produces a wide range of long products of various profiles and cross-sections: wire, cord, pipes, strips, etc., which are formed using pressure. As a result, the final 72 ultrasonic treatment is necessary as a relaxation and strengthening technological operation, which is carried out at high speeds of movement of products. Productivity and quality of the process of such ultrasonic processing depend on the choice of the scheme of such processing and the optimal mode of operation of the ultrasonic tool.
Відомий спосіб ультразвукової безабразивної обробки (А. с. СРСР Мо1278182, МПК В2481/04, 1986), при якій робочу поверхню інструменту притискують до оброблюваної поверхні і надають їм переміщення відносно один одного, який відрізняється тим, що інструменту надають згинальні коливання і розміщують його під кутом В в напрямі обробки поверхні, а кут задають в діапазоні О«В«А, де А - амплітуда згинальних коливань торця інструменту (в кутових одиницях).There is a known method of ultrasonic non-abrasive processing (AS USSR Mo1278182, IPC B2481/04, 1986), in which the working surface of the tool is pressed against the machined surface and they are moved relative to each other, which differs in that the tool is given bending vibrations and placed at an angle B in the direction of surface treatment, and the angle is set in the range О«В«А, where A is the amplitude of bending vibrations of the tool end (in angular units).
Відомий спосіб має низьку продуктивність через використання тільки одного інструменту, що обробляє вузьку смужку, обмежену місцем контакту. Використання згинальних коливань, що легко демпфуються, приводить до с різкої зміни амплітуди коливань в процесі обробки. Збудження поздовжніх ультразвукових коливань (вздовж (3 напряму переміщення) приводить до інтенсивного зношення поверхневого шару. Все це знижує якість ущільнюючого шару.The known method has low productivity due to the use of only one tool that processes a narrow strip limited by the contact point. The use of bending vibrations, which are easily damped, leads to a sharp change in the amplitude of the vibrations during the processing. Excitation of longitudinal ultrasonic vibrations (along (3 directions of movement) leads to intensive wear of the surface layer. All this reduces the quality of the sealing layer.
Відомий спосіб безабразивної ультразвукової фінішної обробки поверхні (патент Росії Мо2127658, МПКA known method of non-abrasive ultrasonic surface finishing (Russian patent Mo2127658, IPC
В2481/04, 1999), в якому процес обробки поверхні проводять при умові переміщення робочої поверхні о акустичного інструменту, встановленого під кутом 9-11092 до осі акустичної системи, скануючи по всіх точках поверхні складного профілю матеріалу, що обробляється, при цьому деталь крутять в процесі обробки.In processing process.
Акустична система закріплена з можливістю повороту відносно осі закріплення на кут зміщення -452 осі ї-оі акустичної системи відносно осі повороту деталі. (о)The acoustic system is fixed with the possibility of rotation relative to the axis of fixation at an angle of displacement of -452 of the y-oi axis of the acoustic system relative to the axis of rotation of the part. (at)
Проте відомий спосіб має невисоку продуктивність обробки із-за довгого механічного сканування поверхні обробки. Це також приводить до нерівномірності обробки по поверхні. Двомірні коливання акустичного - інструменту створюють умови до інтенсивного стирання поверхневого шару оброблюваної поверхні деталі, що разом з продуктами стирання погіршує якість обробки.However, the known method has low processing productivity due to the long mechanical scanning of the processing surface. This also leads to uneven processing on the surface. Two-dimensional oscillations of the acoustic instrument create conditions for intensive abrasion of the surface layer of the processed surface of the part, which, together with abrasion products, deteriorates the quality of processing.
Найбільш близьким до запропонованого способу по сукупності ознак і технічному результату є спосіб « дю ультразвукової безабразивнаї обробки поверхонь (А. с. СРСР Мо1821342, МПК В24839/00, 1/04, 1993), при якому з робочий інструмент притискають до поверхні оброблюваної деталі і надають їм переміщення відносно один с одного, робочому інструменту надають обертального руху, при цьому силу притиску інструменту до :з» оброблюваної поверхні підбирають так, що величина заглиблення робочого інструменту в поверхню перевищує товщину окисної плівки, а ультразвукові коливання інструменту мають амплітуду 5-1О0мкм.The closest to the proposed method in terms of the set of features and technical result is the method of "ultrasonic non-abrasive surface treatment" (A.s. of the USSR Mo1821342, IPC B24839/00, 1/04, 1993), in which the working tool is pressed against the surface of the processed part and they are moved relative to each other, the working tool is given a rotational movement, while the force of pressing the tool against the processed surface is selected so that the depth of the working tool into the surface exceeds the thickness of the oxide film, and the ultrasonic vibrations of the tool have an amplitude of 5-1O0μm.
Проте такий спосіб має суттєвий недолік; малу продуктивність обробки із-за примусового механічного - 15 повороту робочого інструменту для покриття всієї поверхні обробки. Заглиблення робочого інструменту в поверхню, створення поперечних заглибленню коливань і велика амплітуда цих коливань приводить до (Се) інтенсивного стирання поверхневого шару і перехід його в продукти зношування. Крім того, внаслідок практичної б неможливості узгодження приєднаної маси (деталі, опори) із-за наявності продуктів зношування з резонансною частотою робочого інструменту, що крутиться, в цілому проходить значна зміна амплітуди коливань робочого -і 50 інструменту в процесі обробки. Все це погіршує шорсткість поверхні, що приводить навіть до подряпин, о нерівномірності мікротвердості і глибини обробки, а в кінцевому стані до зниження якості і ефективності обробки.However, this method has a significant drawback; low processing productivity due to forced mechanical - 15 turns of the working tool to cover the entire processing surface. The deepening of the working tool into the surface, the creation of vibrations transverse to the deepening and the large amplitude of these vibrations leads to (Ce) intensive abrasion of the surface layer and its transition into wear products. In addition, due to the practical impossibility of matching the attached mass (parts, supports) due to the presence of wear products with the resonant frequency of the rotating working tool, a significant change in the amplitude of oscillations of the working tool takes place in the process of processing. All this worsens the roughness of the surface, which even leads to scratches, unevenness of microhardness and depth of processing, and in the final state to a decrease in the quality and efficiency of processing.
В основу винаходу поставлена задача розробки способу ультразвукової віброударної обробки поверхні довгомірних виробів, при якому ультразвуковий перетворювач, зв'язаний з робочими інструментами притискують нормовано до поверхні виробу і надають їм переміщення відносно один одного, обробку ведуть послідовно з наростанням її ступені набором інструментів, розміщених вздовж лінії однонаправленого переміщення виробу, їхThe invention is based on the task of developing a method for ultrasonic vibration-impact treatment of the surface of long products, in which the ultrasonic transducer connected to the working tools is pressed normally to the surface of the product and gives them movement relative to each other. lines of unidirectional movement of the product, them
ГФ) взаємне положення залежить від профілю виробу, силу удару і силу притиску підбирають по критерію ступені 7 пластичної деформації матеріалу виробу, а швидкість переміщення по критерію рівномірності обробки кожної ділянки поверхні виробу для підвищення продуктивності обробки при заданій її якості і стабільності.GF) mutual position depends on the profile of the product, the force of impact and the force of pressure are selected according to the criterion of degree 7 of plastic deformation of the material of the product, and the speed of movement according to the criterion of uniformity of processing of each part of the surface of the product to increase the productivity of processing with its given quality and stability.
Для вирішення поставленої задачі в способі ультразвукової віброударної обробки поверхні довгомірних бо виробів, при якому ультразвуковий перетворювач, зв'язаний з робочими інструментами, притискають нормовано до поверхні виробу і надають їм переміщення відносно один одного, згідно винаходу обробку ведуть ультразвуковими перетворювачами, розміщеними вздовж лінії наданого виробу переміщення і по його профілю в кількості необхідній для нанесення на одиницю поверхні виробу заданого по технології числа ударів, до вихідних кінців яких попередньо пружно притискають вхідні торці робочих інструментів, сили удару і притиску бо робочих інструментів вибирають по заданій глибині пластичної деформації матеріалу виробу, а швидкість переміщення М вибирається із умови м«Т.1.п, де ї - частота коливань робочих інструментів; 1 - розмір вихідного торця робочого інструменту вздовжTo solve the problem in the method of ultrasonic vibro-impact treatment of the surface of long-dimensional products, in which the ultrasonic transducer, connected to the working tools, is pressed normally to the surface of the product and gives them movement relative to each other, according to the invention, the treatment is carried out by ultrasonic transducers placed along the line of the given movement of the product and along its profile in the amount necessary to inflict on a unit surface of the product the number of blows specified by the technology, to the output ends of which the input ends of the working tools are preliminarily pressed elastically, the force of impact and pressure because the working tools are selected according to the given depth of plastic deformation of the material of the product, and the speed of movement M is selected from the condition m«T.1.p, where и is the frequency of oscillations of working tools; 1 - the size of the output end of the working tool along
Лінії переміщення; п - кількість робочих інструментів вздовж однієї лінії обробки.Movement lines; n - the number of working tools along one processing line.
Обробка робочими інструментами, розміщеними в залежності від профілю довгомірного виробу вздовж лінії переміщення і під кутом один відносно одного, дозволяє охопити одночасною обробкою увесь профіль довгомірного виробу, що протягується з великою швидкістю мимо статичних інструментів. В прототипі робочі інструменти (кульки) вимушені механічно переміщуватися (крутитися) для обробки всієї поверхні дроту, а коли 7/0 довгомірна деталь не є тілом обертання, то його обробка неможлива. Якщо профіль виробу, наприклад, круглий, і має достатній перетин, то інструменти в заявленому способі розміщуються під кутом один відносно одного, щоб охопити всю поверхню, а якщо профіль, наприклад, плоский (смуга), то робочі інструменти розміщуються перпендикулярно в ряд. Виконання попереднього пружного притиску робочих інструментів до вихідного кінця ультразвукового перетворювача створює надійний акустичний контакт між ними і тим забезпечує обробку 75 довгомірного виробу, що має макро - і мікронерівності поверхні, всіма інструментами, а не тільки тими, що находяться в контакті з виробом, як в прототипі. Це підвищує продуктивність і якість обробки всієї поверхні довгомірного виробу без пропусків. Як показала практика, якість ультразвукової обробки підвищується при тривалій низькоамплітудній обробці, щоб при цьому не впала продуктивність процесу кількість ультразвукових перетворювачів (і робочих інструментів) вздовж однієї лінії обробки (протяжки) збільшують. Тобто проводять обробку поверхні послідовно малоамплітудними ударами із збільшенням кількості ударів на одиницю площі по мірі протяжки довгомірної деталі. Нормування швидкості переміщення виробу дозволяє проводити обробку рівномірно без пропусків по довжині виробу.Processing with working tools, placed depending on the profile of the long-dimensional product along the line of movement and at an angle relative to each other, allows simultaneous processing to cover the entire profile of the long-dimensional product, which is stretched at high speed past the static tools. In the prototype, the working tools (balls) are forced to mechanically move (rotate) to process the entire surface of the wire, and when the 7/0 long-dimensional part is not a body of rotation, then its processing is impossible. If the profile of the product, for example, is round and has a sufficient cross-section, then the tools in the claimed method are placed at an angle relative to each other to cover the entire surface, and if the profile, for example, is flat (strip), then the working tools are placed perpendicularly in a row. Performing preliminary elastic pressing of the working tools to the output end of the ultrasonic transducer creates a reliable acoustic contact between them and thus ensures the processing of a long-dimensional product with macro- and micro-uniformities of the surface by all tools, and not only those that are in contact with the product, as in prototypes This increases the productivity and quality of processing the entire surface of a long product without gaps. As practice has shown, the quality of ultrasonic processing increases with long-term low-amplitude processing, so that the productivity of the process does not fall, the number of ultrasonic transducers (and working tools) along one processing line (broach) is increased. That is, the surface is treated with successively low-amplitude blows with an increase in the number of blows per unit area as the long-dimensional part is stretched. Normalization of the speed of movement of the product allows to carry out processing evenly without gaps along the length of the product.
Сутність винаходу пояснюється рисунками, де на Фіг.1 показана кінематика способу; с на Фіг.2 кінематика способу вигляд вздовж лінії протяжки;The essence of the invention is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the kinematics of the method; c in Fig. 2 kinematics of the method of view along the broaching line;
Фіг.3 - ультразвуковий перетворювач з робочим інструментом; оFig. 3 - an ultrasonic transducer with a working tool; at
Фіг4 - ультразвуковий перетворювач з набором робочих інструментів, що мають попередній пружний притиск;Fig4 - an ultrasonic transducer with a set of working tools having a preliminary elastic pressure;
Фіг.5 - схема обробки виробу у вигляді смуги; оFig. 5 - the scheme of processing the product in the form of a strip; at
Фіг.6 - схема розміщення ультразвукових перетворювачів.Fig. 6 - a diagram of placement of ultrasonic transducers.
На Фіг.1 до довгомірного виробу 1, що протягується в одному напрямі із швидкістю М, притиснуті із - зусиллям Р пр ультразвукові перетворювачі 2, які зібрані в три групи З, 4, 5. В кожній групі ультразвукові Ге) перетворювачі 2 розміщені вздовж однієї із паралельних ліній наданого переміщення, а кожна група розміщена під кутом А одна відносно одної (Фіг.2). Таким чином, кожна статична група ультразвукових перетворювачів, іаIn Fig. 1, the ultrasonic transducers 2, which are assembled into three groups Z, 4, 5, are pressed against the long-dimensional product 1, which is stretched in one direction at a speed M, with a force P pr. In each group, the ultrasonic transducers 2 are placed along one from parallel lines of the provided movement, and each group is placed at an angle A relative to each other (Fig. 2). Thus, each static group of ultrasonic transducers, i.a
Зз5 розміщених в ряд, обробляє свою лінію (поверхню) виробу 1, які в сумі охоплюють всю його бічну поверхню. На ї-Зз5 placed in a row, processes its line (surface) of product 1, which in total cover its entire side surface. On her-
Фіг.3 ультразвуковий перетворювач, що складається із пакетного п'єзоперетворювача 6 з трансформатором коливальної швидкості (ТКШ) 7 через робочий інструмент 8, що має канавку 9 по профілю виробу (наприклад, циліндричної форми), притиснутий із зусиллям Р пр до дроту 10, який з другого боку має опору 11 із « аналогічною робочому інструменту 8 канавкою. На Фіг4 до вихідного кінця 12 ТКШ ультразвукового перетворювача за допомогою стакану 13 пружно притиснуті робочі інструменти 14. Стакан 13 має в своєму дні Пд с циліндричні отвори, куди вставлені циліндричні робочі інструменти 14, що мають проточки 15, в яких розміщені й пружини 16. Зовнішній діаметр пружин 16 є більшим діаметру отворів в стакані 13, тому останній при «» закріпленні своїх крайок за вузол ТКШ (на рисунку не показано) дном стискує пружини 16 в проточках 15 і притискує вхідні торці 17 робочих інструментів до вихідного кінця 12 ТКШ. Цим забезпечується надійний акустичний контакт між вихідним кінцем 12 ультразвукового перетворювача (через ТКШ) і робочими -і інструментами, які мають можливість зворотно-поступального руху в отворах стакану 13. Вихідні торці робочих с інструментів 14 діаметром 1 мають канавки 18 по формі виробу (дроту) 10, що затиснутий зусиллям Р пр (наприклад пружиною) між ними і опорою 19, що також має аналогічну канавку 20. Дріт 10 може мати б макронерівності, наприклад згин 21. Якщо довгомірний виріб має профіль смуги 22 (плоскі поверхні, що 5ор обробляються), то, наприклад, чотири групи 23 ультразвукових перетворювачів (Фіг.5) через свої робочі і інструменти притискуються перпендикулярно до поверхні 24, а опора 25 має направляючу канавку з плоскою о поверхнею. Кожна група 23 містить декілька робочих інструментів 2, розміщених вздовж лінії обробки (протяжки). Кожна з цих ліній (поверхонь) обробки в сумі складають поверхню 24. На Фіг.б6 показано фрагмент поверхні виробу, що рухається із швидкістю М мимо двох груп робочих інструментів 14, що об'єднані в ультразвукові перетворювачі 26 і 27. Кожен інструмент має лінійний розмір 1 в напрямі переміщення і розміщений один від одного в межах одного ультразвукового перетворювача 2 б на відстані п. Сусідні іФ) ультразвукові перетворювачі 26 і 27 розміщені на відстані (з інтервалом) Її. На поверхні виробу показані ко відбитки 28 трьох інструментів ультразвукового перетворювача 2 6 і наступні три відбитки 2 9 інструментів ультразвукового перетворювача 27. во В процесі роботи довгомірний виріб 1 (наприклад, дріт) протягується, наприклад, однонаправлено (лінійно або можливий гвинтовий рух) із швидкістю М мимо стаціонарно встановлених ультразвукових перетворювачів 2.Fig. 3, an ultrasonic transducer consisting of a packet piezo transducer 6 with an oscillating speed transformer (VVT) 7 through a working tool 8, which has a groove 9 along the profile of the product (for example, a cylindrical shape), pressed with a force P pr to the wire 10, which, on the other hand, has a support 11 with a groove similar to the working tool 8. In Fig. 4, working tools 14 are elastically pressed against the output end 12 of the TKSH ultrasonic transducer by means of a cup 13. The cup 13 has cylindrical holes in its bottom Pd s, into which cylindrical working tools 14 are inserted, which have grooves 15, in which springs 16 are also placed. the diameter of the springs 16 is larger than the diameter of the holes in the cup 13, so the latter, when "" fixing its edges to the TKSH node (not shown in the figure), compresses the springs 16 in the grooves 15 with the bottom and presses the input ends 17 of the working tools to the output end 12 of the TKSH. This ensures reliable acoustic contact between the output end 12 of the ultrasonic transducer (through the TKSH) and the working tools, which have the possibility of reciprocating movement in the holes of the cup 13. The output ends of the working tools 14 with a diameter of 1 have grooves 18 in the shape of the product (wire) 10, which is clamped by the force P pr (for example, a spring) between them and the support 19, which also has a similar groove 20. The wire 10 could have macro-uniformities, for example, a bend 21. If the long-dimensional product has a strip profile 22 (flat surfaces that 5or are processed) , then, for example, four groups 23 of ultrasonic transducers (Fig. 5) through their working and tools are pressed perpendicularly to the surface 24, and the support 25 has a guide groove with a flat o surface. Each group 23 contains several working tools 2 placed along the processing line (broach). Each of these processing lines (surfaces) in total make up the surface 24. Fig. b6 shows a fragment of the surface of the product moving at a speed M past two groups of working tools 14, which are combined into ultrasonic transducers 26 and 27. Each tool has a linear size 1 in the direction of movement and is placed from each other within the limits of one ultrasonic transducer 2 b at a distance of p. Adjacent iF) ultrasonic transducers 26 and 27 are placed at a distance (with an interval) of Her. On the surface of the product, the impressions 28 of the three tools of the ultrasonic transducer 2 6 and the following three impressions 2 9 of the tools of the ultrasonic transducer 27 are shown. M past stationary ultrasonic transducers 2.
В останніх збуджуються пакетним п'єзоперетворювачем б поздовжні коливання, які підсилюються ТКШ 7 на вихідному торці і передаються при допомозі ударної взаємодії віброударним робочим інструментом 8 або 14.In the latter, longitudinal oscillations are excited by the package piezo transducer b, which are amplified by the TKSH 7 at the output end and are transmitted with the help of impact interaction by the vibro-impact working tool 8 or 14.
Енергія ударів цих інструментів витрачається на деформування поверхні дроту 1 в місці канавки 9 і їх б5 пружний відскок назад. При цьому амплітуду коливань ультразвукових перетворювачів з робочими інструментами встановлюють низькою (до 10-20мкм). Одночасно з боку М опори 11 також відбувається аналогічна віброударна деформація дроту в області канавки, яка направляє і утримує його. Якщо ультразвуковий перетворювач (Фіг.4) зв'язаний з набором робочих інструментів 14, то вихідний його кінець 12 передає свої поздовжні коливання останнім, в результаті чого вони також починають виконувати коливання, переміщуючись зворотнопоступально в отворах дна стакану 13. При цьому отвори стакану виконують функцію направляючих для робочих інструментів 14, а пружини 16 забезпечують одночасно повернення кожного інструменту в вихідне положення після завершення його робочого ходу і створення якісного акустичного контакту вхідного торця робочого інструменту із випромінюючим (вихідним) кінцем (торцем) 12 для забезпечення чергового робочого ходу інструменту. 70 Після надання робочим інструментам 14 коливань їх вихідні торці з канавкою 18, що виступають із стакану 13, приводяться зусиллям Р пр в контакт з поверхнею дроту 10, що розміщений в канавці 20 опори 19. Сам дріт переміщується з необхідним натягом з подавальної бобіни до приймальної (не показані) з швидкістю М і вся його поверхня піддається обробці. Енергія удару кожного інструменту, отримана ним від вихідного кінця ультразвукового перетворювача, тратиться на пластичне деформування поверхні, що обробляється. Якщо дріт /5 має, наприклад, сферичний вигин 21, то тільки середній робочий інструмент (Фіг.4) має прямий контакт з поверхнею виробу. Якби не було попереднього пружного притиску інструментів до вихідного кінця ультразвукового перетворювача, то обробка велася б тільки контактуючим з поверхнею виробу інструментом, але акустичний контакт між ультразвуковим перетворювачем і всіма інструментами, створений пружним попереднім притиском, створює імпульс сили для всіх інструментів. Крайні робочі інструменти (Фіг.4), що не 2о мають прямого контакту з поверхнею дроту 10 також будуть зміщуватися по інерції в напрямі до поверхні дроту і при співударянні з нею будуть створювати мікропластичну обробку. Таким чином це забезпечує роботу всіх інструментів, тобто підвищує продуктивність обробки, а також якісну обробку шорстких і нерівних поверхонь.The energy of the blows of these tools is spent on the deformation of the surface of the wire 1 in the place of the groove 9 and their b5 elastic rebound back. At the same time, the amplitude of oscillations of ultrasonic transducers with working tools is set low (up to 10-20 μm). At the same time, on the M side of the support 11, a similar vibration shock deformation of the wire also occurs in the region of the groove, which guides and holds it. If the ultrasonic transducer (Fig. 4) is connected to a set of working tools 14, then its output end 12 transmits its longitudinal oscillations to the latter, as a result of which they also begin to perform oscillations, moving back and forth in the holes of the bottom of the cup 13. At the same time, the holes of the cup perform the function of guides for working tools 14, and springs 16 simultaneously ensure the return of each tool to its original position after the completion of its working stroke and the creation of high-quality acoustic contact of the input end of the working tool with the radiating (output) end (end) 12 to ensure the next working stroke of the tool. 70 After giving the working tools 14 oscillations, their output ends with a groove 18, protruding from the cup 13, are brought into contact with the surface of the wire 10 placed in the groove 20 of the support 19 by force P pr. The wire itself is moved with the necessary tension from the supply bobbin to the receiving (not shown) at a speed M and its entire surface is machined. The impact energy of each tool, received by it from the output end of the ultrasonic transducer, is spent on plastic deformation of the surface being processed. If the wire /5 has, for example, a spherical bend 21, then only the middle working tool (Fig. 4) has direct contact with the surface of the product. If there was no pre-elastic pressure of the tools to the output end of the ultrasonic transducer, then the processing would be carried out only by the tool in contact with the surface of the product, but the acoustic contact between the ultrasonic transducer and all the tools, created by the elastic pre-pressure, creates a force impulse for all the tools. Extreme working tools (Fig. 4), which do not have direct contact with the surface of the wire 10, will also move by inertia in the direction of the surface of the wire and upon impact with it will create a microplastic treatment. In this way, it ensures the operation of all tools, that is, it increases the productivity of processing, as well as high-quality processing of rough and uneven surfaces.
Так як робочі інструменти здійснюють коливання тільки в напрямі перпендикулярному поверхні дроту, то не відбувається зняття і видалення поверхневого шару матеріалу дроту. Нормальна віброударна обробка с ов приводить до поверхневого зміцнення дроту, зниження або доброякісного перерозподілу залишкових мікронапружень, покращення якості поверхневого шару. Для отримання високої якості і стабільності такої і) обробки необхідно добитися рівномірного розподілу мікроударів всіх робочих інструментів як по профілю виробу, так і по його довжині. Рівномірності обробки по профілю добиваються розосередженням робочих інструментів по ньому, а по довжині - заданням швидкості переміщення дроту М, яка підбирається так, щоб кожен ударокремого (/Г(у зо інструменту припадав на необроблену ділянку поверхні виробу, що слідує відразу за уже обробленим. Якщо розмір вихідного кінця одного інструменту в напрямі переміщення буде 1 (Фіг.4), то при його частоті коливань -Since the working tools oscillate only in the direction perpendicular to the surface of the wire, there is no removal and removal of the surface layer of the wire material. Normal vibro-impact treatment with OV leads to surface strengthening of the wire, reduction or benign redistribution of residual micro-stresses, and improvement of the quality of the surface layer. To obtain high quality and stability of such i) processing, it is necessary to achieve a uniform distribution of micro-impacts of all working tools both along the profile of the product and along its length. Evenness of processing along the profile is achieved by dispersing the working tools along it, and along the length - by setting the speed of wire movement M, which is selected so that each blow of a separate tool falls on an unprocessed area of the surface of the product immediately following the already processed one. the size of the output end of one tool in the direction of movement will be 1 (Fig. 4), then at its frequency of oscillation -
Її швидкість переміщення дроту 10 повинна бути М-Т.1. Тоді інструмент 14 буде робити відбитки на поверхні Ге виробу впритул (з конструктивним зазором) один до одного. Для підвищення продуктивності обробки до одного кінця ТКШ ультразвукового перетворювача 2 6 притискають декілька ударних елементів 14, наприклад, З (Фіг.4, іа 8). Кожен із них має розмір 1 в напрямі переміщення і розміщений один від одного на відстані НМ, яка ї- конструктивно менша розміру 1. При обробці, якщо допустити ідентичність їх динамічних характеристик, вони одночасно будуть робити три відбитки 28, що розміщені на відстанях Пп (Фіг.б). Таким чином це еквівалентно збільшенню розміру 1 в три рази (по кількості робочих інструментів). Тому попереднє співвідношення стане:Its speed of moving wire 10 should be M-T.1. Then the tool 14 will make impressions on the surface of the Ge product close to each other (with a constructive gap). To increase the processing productivity, several impact elements 14, for example, Z (Fig. 4, and 8), are pressed to one end of the TKSH of the ultrasonic transducer 2 6. Each of them has size 1 in the direction of movement and is placed from each other at a distance NM, which is structurally smaller than size 1. During processing, if we assume the identity of their dynamic characteristics, they will simultaneously make three prints 28, located at distances Пп ( Fig. b). Thus, it is equivalent to increasing the size of 1 three times (by the number of working tools). Therefore, the previous ratio will become:
Мев п, « де: п - кількість робочих інструментів вздовж однієї лінії обробки. - с Якщо на відстані ї буде встановлений ідентичний наступний ультразвуковий перетворювач 27, то його ц інструменти будуть робити аналогічні удари (відбитки) і швидкість М може бути пропорційно збільшена. Іншими "» словами, кожен інструмент робить з відповідною частотою послідовність ударів по поверхні виробу (відбитків), які при протяжці дроту складаються в одну суцільну смугу без пропусків. Якщо швидкість буде більшою заданої, то будуть пропуски в обробці, якщо меншою - то оброблені поверхні будуть взаємно перекриватися і впаде -І швидкість обробки. Змінюючи амплітуду коливань ультразвукових перетворювачів і силу притиску можливо змінювати силу ударів, що проявиться в глибині шару пластичної деформації матеріалу виробу, яка задається ї-о для даного виробу. Необхідну ступінь віброударної обробки для заданих стискаючих залишкових напругMev n, « where: n is the number of working tools along one processing line. - c If an identical next ultrasonic transducer 27 is installed at a distance y, then its t tools will make similar blows (imprints) and the speed of M can be proportionally increased. In other "» words, each tool makes a sequence of blows on the surface of the product (imprints) with the appropriate frequency, which when the wire is stretched form one solid strip without gaps. If the speed is higher than the specified one, then there will be gaps in the processing, if it is lower, then the surfaces will be processed will overlap each other and the speed of processing will decrease. By changing the amplitude of oscillations of ultrasonic transducers and the force of pressure, it is possible to change the impact force, which will manifest itself in the depth of the layer of plastic deformation of the product material, which is specified for the given product. The necessary degree of vibration impact processing for given compressive residual voltage
Ге) досягають кількістю послідовних малоамплітудних ударів на одиницю бічної поверхні виробу, які в свою чергу продукують набори робочих інструментів і ультразвукових перетворювачів, розміщених послідовно один за і одним по кожній лінії обробки. Так як між дротом 10, інструментами 8 і опорами 11, 19 все таки залишається с невелика сила тертя, то в результаті високошвидкісної протяжки в місцях тертя буде виділятися деяка кількість тепла і продуктів спрацювання. Тому для нормалізації теплового режиму, видалення продуктів спрацювання і, як наслідок, для стабілізації віброударної обробки додатково в зону контакту робочих інструментів із поверхнею дроту подають змащувальне і охолоджувальне тіло (рідину, повітря). Створення попереднього акустичного контакту між робочими інструментами і ТКШ шляхом пружного притиску зменшує силу притиску ультразвукового о перетворювача до поверхні виробу, що зменшує деформацію його профілю і кількість продуктів зносу. іме) Приклад. Був реалізований пристрій по запропонованому способу для обробки сталевого корду діаметромGe) are achieved by the number of successive low-amplitude shocks per unit of the side surface of the product, which in turn produce sets of working tools and ultrasonic transducers placed sequentially one after the other along each processing line. Since there is still a small force of friction between the wire 10, the tools 8 and the supports 11, 19, as a result of high-speed broaching, a certain amount of heat and reaction products will be released in the places of friction. Therefore, in order to normalize the thermal regime, remove the products of activation and, as a result, to stabilize the vibration-impact treatment, a lubricating and cooling agent (liquid, air) is additionally supplied to the contact zone of the working tools with the surface of the wire. The creation of preliminary acoustic contact between working tools and TKSH by means of elastic pressure reduces the force of pressure of the ultrasonic transducer on the surface of the product, which reduces the deformation of its profile and the amount of wear products. name) Example. A device was implemented according to the proposed method for processing a steel cord with a diameter
О,Змм за один прохід. Ультразвукові перетворювачі мали резонансну частоту 22кГц, вони були встановлені в три бо ряди по З штуки під кутом 602 один відносно одного. Кожен ультразвуковий перетворювач мав по 4 інструмента і притискувався із зусиллям приблизно 10ОН. Самі інструменти мали діаметр Змм, швидкість протяжки становилаOh, Zmm in one pass. Ultrasonic transducers had a resonant frequency of 22 kHz, they were installed in three rows of 3 pieces at an angle of 602 relative to each other. Each ultrasonic transducer had 4 tools and was pressed with a force of approximately 10 OH. The tools themselves had a diameter of Zmm, the broaching speed was
Бм/с, а в прототипі всього 0,0025м/с. Така компоновка пристрою забезпечила рівномірну обробку поверхні корду послідовно з наростанням кількості ударів на одиницю поверхні виробу при амплітуді коливань торця ТКШ ультразвукових інструментів біля 1Омкм, при цьому глибина шару пластичної деформації матеріалу корду 65 відповідала заданій по технології обробки, що забезпечило зростання міцності проти знакозмінних навантажень приблизно на 3095. При цьому за рахунок вигладжування зросла якість поверхневого шару корду без зняття його покриття.Bm/s, and in the prototype only 0.0025m/s. This arrangement of the device ensured uniform processing of the cord surface in sequence with an increase in the number of blows per unit surface of the product at an amplitude of oscillations of the end of the TKSH of ultrasonic tools of about 1Ωm, while the depth of the layer of plastic deformation of the cord material 65 corresponded to the processing technology, which ensured an increase in strength against alternating loads of approximately at 3095. At the same time, due to smoothing, the quality of the surface layer of the cord increased without removing its coating.
Claims (2)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200507628A UA79670C2 (en) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | Method of ultrasonic vibration impact treatment of surface of lengthy articles |
| PCT/UA2006/000049 WO2007015688A1 (en) | 2005-08-01 | 2006-07-28 | Method for ultrasound vibro-impact processing of long-length product surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200507628A UA79670C2 (en) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | Method of ultrasonic vibration impact treatment of surface of lengthy articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA79670C2 true UA79670C2 (en) | 2007-07-10 |
Family
ID=37708926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200507628A UA79670C2 (en) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | Method of ultrasonic vibration impact treatment of surface of lengthy articles |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA79670C2 (en) |
| WO (1) | WO2007015688A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105397119B (en) * | 2015-12-29 | 2018-07-06 | 山东华云机电科技有限公司 | A kind of ultrasonic cutter of machining small and its application |
| CN105499617B (en) * | 2015-12-29 | 2018-07-10 | 山东华云机电科技有限公司 | A kind of ultrasonic cutter head of machining small and its application |
| CN107042426B (en) * | 2017-06-14 | 2023-06-13 | 天津大学 | Ultra-long rotary ultrasonic spindle adopting line transmission |
| CN113361162B (en) * | 2021-06-03 | 2022-11-22 | 郑州大学 | Method and device for calculating node displacement of collision vibration model |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU799853A1 (en) * | 1978-09-04 | 1981-01-30 | Центральный Научно-Исследовательскийинститут Черной Металлургии Им. И.П.Бардина | Method of drawing metal with use of ultrasound |
| SU1243931A1 (en) * | 1983-04-15 | 1986-07-15 | Дагестанский ордена Дружбы народов государственный университет им.В.И.Ленина | Method of abrasion-less polishing of surface |
| SU1258676A1 (en) * | 1985-04-09 | 1986-09-23 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Точной Механики И Оптики | Method of making regular microrelief |
-
2005
- 2005-08-01 UA UAA200507628A patent/UA79670C2/en unknown
-
2006
- 2006-07-28 WO PCT/UA2006/000049 patent/WO2007015688A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007015688A1 (en) | 2007-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5779600B2 (en) | Ultrasonic equipment for improved processing of parts and welded joints | |
| UA79670C2 (en) | Method of ultrasonic vibration impact treatment of surface of lengthy articles | |
| US3495427A (en) | Apparatus for altering the cross-sectional shape of a plastically deformable workpiece using high frequency vibrations | |
| JPWO2007013422A1 (en) | Method for manufacturing motion guide device, and motion guide device manufactured using this method | |
| JP2004025340A (en) | Surface working method and device | |
| UA9175U (en) | Ultrasonic device for strengthening and nano-structurization of the surface of metals | |
| WO2012060798A1 (en) | Ultrasonic instrument for the impact treatment of components and welded joints | |
| RU2305622C1 (en) | Ultrasonic tool for strengthening inner cylindrical surfaces of metallic articles | |
| RU213646U1 (en) | Ultrasonic Tool for Hardening Internal Cylindrical Surfaces of Metal Products | |
| CN108274385B (en) | Process for removing residual burrs in small-tooth fine-blanking part teeth | |
| JP2014502217A (en) | Apparatus and method for processing ceramic workpieces | |
| UA139777U (en) | METHOD OF ULTRASONIC IMPACT STRENGTHENING OF METAL SURFACES | |
| EP2519380B1 (en) | Unit for surface treatment of top layers, especially of metal | |
| RU2757643C1 (en) | Method for surface-plastic deformation of the external surface of the part in the form of a rotation body | |
| RU2367558C1 (en) | Method of pulsed needle milling of surfaces | |
| RU2294819C1 (en) | Flat surfaces pulse milling method with use of needle milling cutter | |
| CN110480257A (en) | A kind of manufacturing process of oil cylinder | |
| RU2116850C1 (en) | Method of wire drawing with use of vibrations and device for its embodiment | |
| RU2236932C1 (en) | Method of smooth interrupted milling | |
| RU2238667C1 (en) | Surface machining apparatus | |
| RU2428282C1 (en) | Oscillating needle hobbing of planes | |
| SU1712133A1 (en) | Method for forming regular microrelief | |
| RU1792822C (en) | Method and tool for ultrasonic surface-hardening of cylindrical parts | |
| JP4324703B2 (en) | Micro-vibration applying mechanism for plastic working | |
| RU2366556C1 (en) | Device for pulsed milling and surface hardening |