УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к финишной ультразвуковой обработке с использованием энергии ультразвуковых колебаний, накладываемых на инструмент.
Известно устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей (RU 2095217 C1, В24В 39/04, 10.11.97), 10 с., содержащее концентратор, на выходном конце которого размещен деформирующий элемент, а также имеющее два преобразователя колебаний, связанных посредством волноводов для передачи колебаний.
Недостатком устройства является недостаточно высокая эффективность ультразвуковой обработки.
Известно также устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей, содержащее концентратор, на выходном конце которого размещен деформирующий элемент, а его входной конец соединен с двумя волноводами, связанными с двумя преобразователями колебаний (RU 2393076 С2, В24В 39/04, 01.2006).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей, содержащее концентратор, на выходном конце которого размещен деформирующий элемент, а его входной конец соединен с двумя волноводами, связанными с двумя преобразователями колебаний (RU 143 794, В24 В 39/04,27.07.2014. Бюл. №21).
Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.
Первый недостаток известного устройства заключается в сложности конструкции, в необходимости использования двух преобразователей колебаний для формирования сложной траектории перемещения деформирующего элемента.
Второй недостаток связан с отсутствием средств, позволяющих изменять формируемый регулярный микрорельеф поверхности.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в упрощении конструкции, снижении стоимости устройства для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей, а также в возможности формирования различных видов регулярных микрорельефов поверхности.
Технический результат для устройства для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей, содержащего концентратор, на выходном конце которого размещен деформирующий элемент, а его входной конец соединен с преобразователем колебаний, достигается тем, что на наружной поверхности концентратора выполнены пазы, расположенные под углом к оси концентратора.
Существует вариант, в котором деформирующий элемент смещен относительно центра выходного конца концентратора перпендикулярно осевой линии обрабатываемой цилиндрической детали.
Возможен вариант, где деформирующий элемент смещен относительно центра выходного конца концентратора параллельно осевой линии обрабатываемой цилиндрической детали.
На фиг. 1 изображена структурная схема устройства.
На фиг. 2 показан вариант со смещением деформирующего элемента относительно центра выходного конца концентратора перпендикулярно осевой линии обрабатываемой цилиндрической детали.
На фиг. 3 показан вариант со смещением деформирующего элемента относительно центра выходного конца концентратора параллельно осевой линии обрабатываемой цилиндрической детали.
С обрабатываемой наружной цилиндрической поверхностью детали 1 взаимодействует деформирующий элемент 2 - шарик. Деформирующий элемент 2 размещается на выходном конце концентратора 3. На наружной поверхности концентратора 3 выполнены пазы 4, расположенные под углом к оси концентратора 3. Входной конец концентратора 3 соединен с преобразователем колебаний 5, который зажат между концентратором 3 и противовесом 6 при помощи шпильки 7 и гайки 8.
Устройство работает следующим образом.
Преобразователь 5 возбуждает продольные ультразвуковые колебания с частотой 18000-23000 Гц и амплитудой до 10-20 мкм. Преобразователь колебаний 5 может быть выполнен, например, на основе пакетного пьезокерамического преобразователя из шайб пьезокерамики осевой поляризации типа ЦТС-19.
При подаче с генератора электрического напряжения синусоидальной формы и резонансной частоты (на чертеже не показан) на обкладки пакетного пьезокерамического преобразователя, он, изменяя вследствие обратного пьезоэффекта свои геометрические размеры, возбуждает механические колебания концентратора 3 и, соответственно, деформирующего элемента 2. Ультразвуковые продольные колебания, создаваемые преобразователем колебаний 5, передаются концентратору 3. На боковой поверхности концентратора 3 выполнены наклонные пазы 4, позволяющие возбуждать продольно-крутильные колебания деформирующего элемента 2. Деформирующий элемент 2 может быть смещен относительно оси концентратора 3, что приводит к формированию сложной траектории вибрационного воздействия на поверхность обрабатываемой детали 1.
Выполнение на наружной поверхности концентратора наклонных пазов приводит к формированию продольно-крутильных колебаний, упрощению конструкции, снижению стоимости устройства для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей.
Смещение деформирующего элемента относительно центра выходного конца концентратора перпендикулярно осевой линии обрабатываемой цилиндрической детали позволяет формировать различные виды регулярных микрорельефов поверхности.
Смещение деформирующего элемента относительно центра выходного конца концентратора параллельно осевой линии обрабатываемой цилиндрической детали позволяет формировать различные виды регулярных микрорельефов поверхности.
Устройство может быть размещено на суппорте токарного станка (на чертеже не показан). Обрабатываемая деталь 1 устанавливается в патроне или центрах.
Технический результат предлагаемой разработки заключается в повышении эффективности и расширении технологических возможностей ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей с целью повышения их эксплуатационных характеристик, улучшении качества обработанной поверхности, повышения надежности и долговечности ее работы, сокращения длительности приработки.
Простота конструкции данного устройства позволяет использовать стандартные элементы и применять его без дополнительных затрат на переналадку оборудования и использовать универсальные токарные станки.