УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РЕЗАНИЯ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель предназначена для осуществления чернового и чистового резания труднообрабатываемых наружных поверхностей тел вращения, в частности цилиндрических, и состоит из концентратора, на выходном конце которого размещается режущий инструмент – резец, настраиваемый с помощью регулировочных винтов. Работа устройства заключается в том, что регулировочные винты крепятся непосредственно в корпусе приспособления, установленном на суппорте станка. Тангенциальные по отношению к оси детали ультразвуковые колебания резца обеспечивает магнитострикционный преобразователь, связанный  с ультразвуковым генератором.
Известны приспособления [1], [2] с применением ультразвуковых колебаний, прикладываемых к режущему инструменту [2, стр.18, 44]. Так, например, известная вибрационная головка состоит из корпуса со встроенным магнитострикционным пакетом [1, стр.251]. Корпус соединен с концентратором, к торцу которого с помощью накидной шайбы прижат притертый резец. Корпус привертывается к косынке, которая приварена к планке, закрепленной в резцедержателе станка. Перемещение корпуса по косынке дает возможность изменять направления ультразвуковых колебаний резца в радиальном или тангенциальном направлении. Недостатком этих устройств является то, что они позволяют получить колебание режущего инструмента (резца), перемещая его целиком. Это снижает жесткость технологической системы и ухудшает качество обработки.
Наиболее близким устройством с применением ультразвуковых колебаний, прикладываемых к режущему инструменту, является устройство [1].
Проблемой, решаемой данным техническим решением, является недостаточное качество обработки поверхности с применением ультразвуковых колебаний режущего инструмента вследствие малой жесткости устройств.
Указанная проблема устраняется тем, что в устройстве для ультразвукового резания наружных поверхностей тел вращения режущий инструмент (резец) стационарно зафиксирован в опорах, а концентратор присоединен к державке резца в сечении между опорами перпендикулярно последней.
Предлагаемое устройство состоит из концентратора, на выходном конце которого размещается режущий инструмент - резец. Резец настраивается на размер с помощью регулировочных винтов, которые располагаются в точках, называемых узлами стоячей волны, то есть в точках, амплитуда колебаний которой равна нулю. Регулировочные винты крепятся в корпусе приспособления, который устанавливается на суппорте станка. В зависимости от расположения корпуса (соответственно и крепления резца) на поперечном суппорте токарного станка (вертикально или горизонтально) приспособление обеспечивает тангенциальные или продольные по отношению к оси детали ультразвуковые колебания резца. Концентратор соединен с магнитострикционным преобразователем, который связан с ультразвуковым генератором.
Поставленная задача решается путем приложения тангенциальных или продольных ультразвуковых колебаний к режущему инструменту (резцу).
Конструкция полезная модели поясняется фиг.1. Фиг.2 поясняет функционал составляющих полезную модель элементов и представляет схемы задания инструменту ультразвуковых колебаний относительно обрабатываемой детали.
Фиг.1 Устройство состоит из магнитострикционного преобразователя 1, концентратора 2, соединенного входным торцом с магнитострикционным преобразователем, а выходным торцом – с резцом 3 перпендикулярно державке последнего. Резец 3 стационарно зафиксирован в опорах 4. Регулировочные винты 4 крепятся в корпусе приспособления 5, который устанавливается на суппорте токарного станка. Поз.6 обозначает деталь.
Фиг.2 Устройство работает следующим образом. Ультразвуковые продольные колебания, создаваемые магнитострикционным преобразователем 1, через концентратор 2 поступают на резец 3, который крепится в корпусе приспособления 5. Резцу задаются поперечные (изгибные) колебания 7. При этом вершина резца совершает ультразвуковые колебания 8 тангенциально по отношению к оси детали 6. Обрабатываемая деталь 6 устанавливается в патроне или центрах. Усилие прижима резца 3 к обрабатываемой поверхности детали 6 создается за счет поперечного суппорта станка.
Простота конструкции данного устройства позволяет использовать стандартные элементы и применять его без дополнительных затрат на переналадку оборудования и использовать универсальные токарные станки.
Данное устройство было изготовлено и опробовано в условиях промышленного производства. На фиг.3 представлена зависимость величины шероховатости обработанной поверхности Р, мкм, от подачи S, мм/оборот. Линия 1 свидетельствует о результатах обработки детали традиционным методом, линия 2 – результат обработки детали по методу, приведенному в источнике литературы [2]. Линия 3 построена по результатам обработки детали при использовании заявляемой полезной модели.
Результаты испытаний показали, что шероховатость при обработке труднообрабатываемых материалов уменьшается на (8-15) %.
Данное устройство было изготовлено и опробовано в условиях промышленного производства. Результаты испытаний показали, что стойкость режущего инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов повысилась в 2 раза. Получены регулярные и частично регулярные микрорельефы поверхностного слоя детали, которые оказывают значительное влияние на эксплуатационные свойства. Применение регулярных и частично регулярных микрорельефов поверхностей трущихся деталей машин позволяет повысить их износостойкость до требуемой величины, но с меньшими затратами на обработку, а, следовательно, увеличить их надежность и долговечность работы.
Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.
Авторам  неизвестно такое техническое решение как в Российской Федерации, так и за рубежом, поэтому заявляемое устройство отвечает требованиям критерия «новизна».
При анализе на критерий «изобретательский уровень» не обнаружено новых источников информации, указывающих на известность решения, использованного по функциональному назначению и поставленной задаче полезной модели.
Техническое решение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства.
Библиографический список
1. Марков А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. М.,Машиностроение, 1968, 365с.
2. Кумабэ Д. Вибрационное резание. Пер. с яп. Масленникова С.Л. - М.: Машиностроение. 1985г., 424с.