УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАЛОЖЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРИ НАРЕЗАНИИ РЕЗЬБЫ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к обработке металлов лезвийным инструментом с применением смазочно-охлаждающих жидкостей на операциях нарезания резьбы в отверстиях изделий, изготовленных из различных материалов.
Известно устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы, содержащее расположенный в корпусе излучатель ультразвуковых колебаний, одним торцом контактирующий, по меньшей мере, с двумя пьезопреобразователями и соединенный с ними посредством резьбовой шпильки. При этом на конце излучателя выполнена площадка, предназначенная для установки заготовки и расположенная под углом к оси излучателя (Патент РФ №2290282, МПК B23G 1/16, B23G 1/44, опубл. 2006).
Недостатками описанного устройства являются узкая область применения, обусловленная наложением ультразвуковых колебаний на заготовку и невозможностью использования для станков с малым рабочим пространством вследствие расположения излучателя ультразвуковых колебаний сбоку от заготовки, а также малая жесткость устройства и, как следствие, низкие период стойкости режущего инструмента и производительность обработки.
Наиболее близким (прототипом) к предлагаемой модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы, содержащее расположенный в корпусе излучатель ультразвуковых колебаний, одним торцом контактирующий с источником колебаний, а в другом торце имеющий глухое отверстие, расположенное в центре и предназначенное для размещения режущего инструмента (патент на полезную модель РФ №90369, МПК B23G 1/16, опубл. 10.01.2010).
Недостатком описанного устройства является низкая эффективность воздействия ультразвука в процессе обработки, связанная с возможностью образования только продольных колебаний.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задачи по повышению эффективности ультразвукового воздействия при нарезании резьбы.
Для достижения данного технического результата устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы содержит расположенный в корпусе излучатель ультразвуковых колебаний, одним торцом контактирующий с источником колебаний, а в другом торце имеющий глухое отверстие, расположенное в центре и предназначенное для размещения режущего инструмента, при этом, излучатель выполнен в форме усеченного конуса с наклонными пазами, расположенными на образующей.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом (фиг.1), где изображено устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы (продольный разрез).
Устройство для наложения ультразвуковых колебаний при нарезании резьбы содержит расположенный в корпусе 1 излучатель 2 ультразвуковых колебаний (концентратор), одним торцом контактирующий с источником колебаний, выполненным из, по меньшей мере двух пьезопреобразователей 3. Последние присоединены к источнику питания 4 (на чертеже не показан) и плотно прижаты крышкой 5 к излучателю 2. Посредством резьбовой шпильки 6 излучатель 2 ультразвуковых колебаний, пьезопреобразователи 3 и крышка 5 соединены между собой. Крышка 5 является отражателем ультразвуковых колебаний. В другом торце излучателя 2 ультразвуковых колебаний выполнено глухое отверстие 7, расположенное в центре и предназначенное для размещения режущего инструмента 8, в частности, метчика. Метчик 8 закреплен в глухом отверстии 7 помощью крепежного элемента 9, например, винта, размещенного в отверстии 10, которое расположено перпендикулярно отверстию 7. Устройство устанавливается в патрон 11 станка посредством конуса Морзе 12. Смазочно-охлаждающая жидкость подается при обработке свободно падающей струей или окунанием.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Во время работы электрические колебания ультразвуковой частоты преобразуются пьезопреобразователями 3 в упругие механические колебания и передаются на излучатель (концентратор) 2. Ввиду того, что излучатель выполнен в виде усеченного конуса, значительно увеличивается амплитуда ультразвукового воздействия, а за счет наклонных пазов возникают крутильные колебания, которые в совокупности с продольными колебаниями усиливают воздействие ультразвука на режущий инструмент 8 (метчик). Введение ультразвуковых колебаний приводит к существенному снижению трения, а воздействие крутильных колебаний дополнительно повышает эффективность процесса резьбонарезания. Кроме того, в смазочно-охлаждающей жидкости, проникшей в зазор между метчиком 8 и заготовкой (на чертеже не показана), возникают высокие мгновенные давления. Происходит образование и колебание газовых пузырьков, ударных волн, вызывающих макро- и микропотоки смазочно-охлаждающей жидкости, что позволяет смазочно-охлаждающей жидкости глубже проникать в отверстие обрабатываемой заготовки. При этом происходит снижение коэффициента трения между контактирующими в процессе резания объектами, улучшаются условия работы метчика, облегчается выход стружки, уменьшается температура в зоне резания.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет расширить область применения и повышает эффективность ультразвукового воздействия при резьбонарезании.