ВИБРОБОЕК
VIBRATORY HAMMER

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке металлов давлением, прессовании порошков для порошковой металлургии, упрочнении деталей поверхностным пластическим деформированием, а также в экспериментах по изучению влияния мощных высокочастотных механических колебаний на свойства металлов и других материалов.
Известны случаи применения высокочастотных механических (ультразвуковых) колебаний при обработке металлов давлением (Северденко В.П., Клубович В.В. Применение ультразвука в промышленности. Минск, "Наука и техника", 1967, с.243-245) и упрочнении металлов поверхностным пластическим деформированием (Олейник Н.В. и др. Поверхностное динамическое упрочнение деталей машин/Н.В.Олейник, В.П.Кычин, А.Л.Луговской. -К.: Техника, 1984, с.104-105). Высокочастотные механические колебания оказывают положительное влияние на ход указанных технологических процессов, в первую очередь, повышая пластичность обрабатываемых металлов. Однако эти колебания, получаемые в основном при помощи магнитострикционных преобразователей, имеют малую амплитуду (около 10 мкм), а следовательно, будут малы и усилия, возникающие от их действия в слоях обрабатываемого металла.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является высокочастотный боек (патент №2310541 RU). Этот боек состоит из стержня с буртами и втулок-ударников, поджимаемых пружинами к верхним буртам с образованием зазора между втулками-ударниками и низлежащими буртами.
Недостатком такого бойка является его малая долговечность, что обусловлено наличием на его стержне буртов, по которым ударяют массивные втулки-ударники. Это приводит к возникновению в буртах больших срезающих напряжений и быстрому разрушению буртов. Это же обстоятельство ограничивает допустимую силу удара по буртам, что ухудшает технологические возможности высокочастотного бойка.
Задачей изобретения является увеличение долговечности и улучшение технологических свойств виброударного инструмента.
Технический результат - уменьшение напряжений в деталях вибробойка.
Для решения этой задачи предложен вибробоек, состоящий из стержня, втулок-ударников, установленных с возможностью перемещения вдоль стержня, и пружин. На концах стержня жестко закреплены рабочая и хвостовая части. На нижней стороне хвостовой части закреплены упоры, имеющие разную длину. Втулки-ударники расположены концентрично вокруг стержня и поджаты пружинами к упорам.
За счет того, что втулки-ударники концентрично надеты на стержень, а стержень имеет явно выраженную рабочую часть, втулки-ударники производят удары непосредственно по рабочей части. Это приводит к уменьшению напряжений в деталях вибробойка, что, в свою очередь, повышает его долговечность и позволяет увеличить допустимую силу удара втулок-ударников, то есть улучшить технологические характеристики вибробойка.
На фиг.1 изображен вибробоек с тремя втулками-ударниками в момент приближения к обрабатываемой детали, а на фиг.2 - вибробоек в процессе нанесения серии виброударов по обрабатываемой детали.
Вибробоек состоит (фиг.1) из стержня 1, на концах которого жестко закреплены рабочая часть 2 и хвостовая часть 3. Внутри пружин 4, 5, 6 находятся закрепленные на хвостовой части 3 упоры 7, 8, 9. При помощи пружин 4, 5, 6 (пружины работают на растяжение) к упорам 7, 8, 9 поджимаются втулки-ударники 10, 11, 12. Упоры 7, 8, 9 имеют такие размеры, что втулки-ударники 10, 11, 12 находятся на различных расстояниях от верхней поверхности 13 рабочей части 2.
Работает вибробоек следующим образом. В момент соприкосновения рабочей части 2 с обрабатываемой деталью 14 стержень 1 (вместе с рабочей частью 2 и хвостовой частью 3) останавливаются, а втулки-ударники 10, 11, 12 продолжают движение по инерции вниз к обрабатываемой детали 14 (растягивая пружины 4, 5, 6). Ближайшая к поверхности 13 втулка-ударник 12 первой нанесет удар по этой поверхности, а затем начнет подниматься вверх под действием пружины 6. Затем удар по поверхности 13 нанесет втулка-ударник 11. Этот момент показан на фиг.2. В этот момент втулка-ударник 10 движется по инерции вниз к поверхности 13, а втулка-ударник 12 - вверх под действием пружины 6. Затем втулка-ударник 11 начнет движение вверх, а втулка-ударник 10 нанесет удар по поверхности 13. Таким образом, получается серия из четырех ударов (первый удар по обрабатываемой детали производит стержень вместе со своими рабочей и хвостовой частями, а затем следуют три удара втулок-ударников). Увеличивая количество втулок-ударников, можно увеличить количество ударов в серии.
Выбирая соответствующим образом длины упоров 7, 8, 9 и втулок-ударников 10, 11, 12, можно получить серию ударов, следующих через равные промежутки времени, то есть вибрационное воздействие на обрабатываемую деталь с постоянной частотой.
Данная конструкция вибробойка не содержит буртов на стержне, что повышает ее долговечность и позволяет увеличить силу удара втулок-ударников, то есть улучшает технологические свойства виброударного инструмента.