УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ

Устройство для ультразвуковой упрочняющей обработки металлической детали с виброустойчивой системой крепления магнитострикционного преобразователя в корпусе прибора относится к области машиностроения, в частности к обработке поверхностей деталей поверхностным пластическим деформированием с применением ультразвуковых колебаний, и может быть использовано при ультразвуковой обработке для упрочнения металлических деталей, в том числе из высокопрочных сталей.
Известно устройство для ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки поверхностей [патент №2124430 опубл. 10.01.1999 г.], разработанного Холоповым Ю.В., предназначенное для упрочнения поверхности деталей, в частности, поверхностно-пластическим деформированием с использованием энергии ультразвуковых колебаний. Оно включает установленный в корпусе магнитострикционный преобразователь, жестко соединенный с концентратором. На торцевой части концентратора закреплен ультразвуковой излучатель, на периферии торца которого выполнены приливы. Ультразвуковой излучатель имеет сквозное осевое отверстие, через которое выступает шпилька, соединяющая излучатель ультразвука с концентратором. На свободном торце шпильки имеется рабочий наконечник, выполненный из термодинамически устойчивого материала, обладающего повышенной твердостью (относительно твердости обрабатываемого материала). Из аналогичного материала выполнены приливы. Приливы могут быть выполнены и из конструкционных сталей, а для придания необходимых свойств на них может быть нанесено особое покрытие.
Недостатком данной конструкции является низкая жесткость конструкции за счет упругого элемента в виде пружины или резиновой манжеты и как следствие большой свободный ход магнитострикционного преобразователя и ультразвукового инструмента, что приводит к нарушению регулярности получаемого микро- и субмикрорельефа и возникновению участков с частично-регулярным микрорельефом.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества обработки поверхностей деталей, за счет увеличения жесткости устройства и как следствие образования полностью регулярного микрорельефа и отсутствия участков с частично-регулярным микрорельефом.
Указанный технический результат достигается тем, в устройстве для ультразвуковой упрочняющей обработки металлической детали в корпусе установлен магнитострикционный преобразователь, жестко соединен с концентратором, на торцевой части концентратора закреплен ультразвуковой излучатель. Для равномерного поддерживания магнитострикционного преобразователя в корпусе на магнитострикционном преобразователе установлены 3 направляющие, для равномерного распределения осевой нагрузки, параллельно центральной оси устройства. Направляющие выполнены в виде призмы и расположены под углом 120°. В корпусе устройства установлены зеркально расположенные ответные призмы, при этом между зеркально расположенными призмами установлены стальные шарики с сепаратором, предназначенные для обеспечения продольного перемещения магнитострикционного преобразователя в корпусе.
Сущность изобретения поясняется схемами на фиг. 1-4, где
на Фиг. 1 представлен общий вид устройства для поверхностного упрочнения деталей с тремя опорами.
на Фиг. 2 изображены зеркально расположенные «призмовидные» направляющие со свободно перемещающимися по ним стальными шариками, удерживаемыми сепаратором.
Фиг. 3 вид устройства с направляющими, выполненными по типу ласточкин хвост.
Фиг. 4 вид устройства в процессе обработки детали.
Устройство состоит из магнитострикционного преобразователя 1, жестко соединенного с концентратором 2, на торцевой части которого закреплен ультразвуковой излучатель 3. Между корпусом устройства 4 и магнитострикционным преобразователем 1 установлено три зеркально расположенных направляющих 5, одна из которых закреплена на корпусе устройства 4, а другая - на магнитострикционном преобразователе 1. Между направляющими установлены стальные шарики 6, обеспечивающие продольное перемещение магнитострикционного преобразователя 1 в корпусе устройства 4. Для надежного удержания стальных шариков 6 в направляющих формы 5 предназначен сепаратор 7. Количество направляющих определено экспериментально, было установлено, что для увеличения жесткости крепления магнитострикционного преобразователя в корпусе установки, и предотвращения биения ультразвукового излучателя 3 количество направляющих должно быть не меньше 3. Величина угла направляющих определена исходя из количества направляющих для равномерного распределения нагрузки. Для 3 направляющих угол составляет 120° относительно центральной оси устройства. Использование таких направляющих способствует созданию полностью регулярного микрорельефа при обработке детали, сокращая возможность образования участков с частично-регулярным микрорельефом.
Заявляемое устройство ультразвуковой упрочняющей обработки металлической детали работает следующим образом:
Устройство 4 (Фиг. 4) закрепляют в резцедержателе токарно-винторезного станка 5. Обрабатываемую деталь 2 закрепляют в центрах 1 или патроне станка 5. Включают вращение шпинделя станка с требуемой частотой. Далее включают водяное охлаждение магнитострикционного преобразователя 1 (Фиг. 1) и ультразвуковой генератор, обеспечивающий питание магнитострикционного преобразователя 1. Далее, движением суппорта наконечник ультразвукового излучателя 3 (Фиг. 4) вводят в контакт с обрабатываемой поверхностью детали 2, при этом пружины (экспериментально установлено, что пружины должны быть отторированны на усилие от 0 до 200Н), создают усилие статического прижима ультразвукового излучателя. Включают вращение шпинделя, подачу станка и производят обработку поверхности детали 2. После обработки поверхности детали 2, ультразвуковой излучатель отводят от обрабатываемой поверхности (Фиг. 4).
Возможно присоединение направляющих к магнитострикционному преобразователю по типу «Ласточкин хвост», притом, количество направляющих равно 3 (Фиг. 3) и во внутренней части корпуса установки выполнены ответные пазы.
Технико-экономическая или иная эффективность:
Повышение качества обработки поверхностей деталей, за счет образования полностью регулярного микрорельефа и отсутствия участков с частично-регулярным микрорельефом.