УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСТАЧИВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к чистовой обработке отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.
Известно устройство для чистового точения и финишной обработки поверхностей деталей ультразвуком (патент RU №2238839, опубл. 27.10.2004), содержащее акустическую систему в виде установленного в корпусе магнитострикционного преобразователя, соединенного с ним концентратора, на торце которого закреплен излучатель ультразвука, и шпильку, предназначенную для соединения концентратора с излучателем ультразвука, торец которого выполнен в виде рабочего наконечника. Устройство содержит также резец для чистового точения, расположенный перед излучателем ультразвука.
Недостатком является ухудшение шероховатости поверхности вследствие наложения на подачу резания резца двойной амплитуды концентратора с излучателем ультразвука.
Известно устройство для резания и финишной обработки наружных и внутренних поверхностей металлов (патент RU №2229371, опубл. 27.05.2004), содержит акустическую систему, включающую установленный в корпусе магнитострикционный преобразователь, соединенный с концентратором, на торцевой части которого с помощью шпильки закреплен излучатель ультразвука с рабочим наконечником на его торце, при этом излучатель ультразвука представляет собой съемные резонансные волноводы, предназначенные соответственно для резания металлов и финишной обработки их поверхностей. Устройство также содержит прилив для крепления его к станку.
Недостатком является соединение инструмента с магнитострикционным преобразователем напрямую сообщающее резонансному волноводу колебательные движения, которые ухудшают шероховатости поверхности вследствие наложения на подачу резания резца двойной амплитуды.
Известна система для ультразвуковой обработки поверхностей деталей (патент RU №2252128, опубл. 20.05.2005),содержит акустическую головку с приливами на ее корпусе и каретку для крепления головки к станку с возможностью смещения вдоль ее продольной оси и для поворота ее вокруг своей вертикальной оси. Каретка акустической головки состоит из двух частей, одна из которых представляет неподвижное основание, закрепленное на подвижной каретке станка, а другая выполнена в виде подвижного основания с контактной площадкой. Последняя соединена с приливами акустической головки посредством стопорных элементов, размещенных в фасонных пазах. В подвижном основании предусмотрены механизм поджатия и рычаг со стопорным элементом.
Недостатком данной системы для ультразвуковой обработки поверхности деталей является то, что в представленной системе режущий инструмент осуществляет обычную обработку, но для улучшения качества поверхности используют излучатель ультразвука в режиме продольных колебаний со сдвигом во времени.
Известно устройство (патент RU №103767, опубл. 27.04.2011), где инструментальная державка исполнительной системы технологического стенда для финишной обработки изделий из хрупких материалов с нанометрической точностью лезвийным инструментом, включающая корпус со средствами крепления к прецизионному суппорту технологического стенда и узел крепления лезвийного инструмента, а пассивное звено оснащено средством акустической развязки волноводного тракта с корпусом державки. Инструментальная державка оснащена ультразвуковой колебательной системой в виде составного волноводного тракта, который включает последовательно установленные и жестко связанные между собой резонансные активный элемент, и пассивное звено в виде полуволновых трансформатора скорости и волновода, корпус державки выполнен с продольно расположенной цилиндрической внутренней полостью, а пассивное звено оснащено средством акустической развязки волноводного тракта с корпусом державки.
Недостатком этого устройства является установка последовательно на державке режущего инструмента и волноводного тракта, которым передаются ультразвуковые колебания системы, что является процессом ухудшения шероховатости поверхности. Так же данная конструкция рассчитана только на обработку хрупких материалов.
Известен комбинированный способ обработки отверстий и устройство для его осуществления (патент RU №2293012, опубл. 10.02.2007), устройство содержит ультразвуковую колебательную систему, режущий и деформирующий элементы. При этом ультразвуковая колебательная система выполнена в виде двух пьезоэлектрических элементов и двух последовательно расположенных и акустически связанных между собой металлических частотно-понижающих накладок. Конечная часть волновода выполнена разветвленной формы с образованием двух наконечников. На наконечниках закреплены противоположно расположенные режущий и деформирующий элементы, рабочие части которых выполнены из условия нахождения в плоскости максимальных колебательных смещений.
Недостатком этого устройства является совмещение на державке режущего инструмента и деформирующего элемента, которым через державку передаются ультразвуковые колебания системы, что также является процессом ухудшения шероховатости поверхности.
Известно устройство для точения и финишной обработки внутренних поверхностей деталей ультразвуком (варианты) (патент RU №2343064, опубл. 10.01.2009), принятый за прототип. Устройство содержит борштангу, акустическую головку с корпусом, в виде установленного в ее корпусе магнитострикционного преобразователя, который соединен с концентратором, съемный излучатель ультразвука и автономную систему для подачи охлаждающего вещества в корпус акустической головки. Съемный излучатель ультразвука выполнен в виде резонансного волновода и закреплен на торце концентратора. Торцы съемного излучателя ультразвука выполнены в виде рабочих наконечников, один из которых выполнен в виде сферической поверхности для финишной обработки поверхностей, а другой -в виде резца для точения. Акустическая головка закреплена со стороны магнитострикционного преобразователя на борштанге.
Недостатком данного решения является то, что в этом решении акустическая головка с излучателем ультразвуковых колебаний закреплена на борштанге, на торцевой части которой находятся с одной стороны инструмент, а с другой - наконечник для сглаживания неровностей шероховатости поверхности. Наряду с улучшением обрабатываемости материала происходит интенсивное изнашивание инструмента, который перемещается относительно обрабатываемой поверхности с наложенной на подачу резания резца двойной амплитуды ультразвуковых колебаний, что приводит к ухудшению шероховатости поверхности. Недостатком этого устройства является использование дополнительной операции для сглаживания неровностей шероховатости поверхности финишной обработкой с помощью рабочих наконечников в виде сферических поверхностей.
Техническим результатом является создание устройства для растачивания отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов, что позволит повысить износостойкость режущего инструмента и качество обрабатываемой поверхности.
Технический результат достигается тем, что магнитострикционный преобразователь закреплен на торце борштанги, параллельно оси заготовки, при этом концентратор, установлен на торце магнитострикционного преобразователя и примыкает к боковой поверхности резца, который жестко закреплен на противоположном конце борштанги.
Устройство поясняется следующей фигурой:
Фиг. 1 - Устройство для растачивания отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов, где:
1 - магнитострикционный преобразователь;
2 - борштанга;
3 - резцедержатель;
4 - заготовка;
5 - концетратор;
6 - резец;
7 - ультразвуковой генератор;
8 - направление вращения заготовки;
9 - двойная амплитуда колебаний;
10 - направление подачи.
Устройство для растачивания отверстий в изделиях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов (фиг. 1) содержит акустическую головку, в корпусе которой установлен магнитострикционный преобразователь 1. Магнитострикционный преобразователь 1 жестко закрепленный на торце борштанги 2, параллельно оси заготовки 4. Борштанга 4, установлена в резцедержателе 3. Концентратор 5, установленный на торце магнитострикционного преобразователя 1, примыкает к боковой поверхности резца 6, жестко закрепленного на противоположном конце, борштанги 2. Магнитострикционный преобразователь 1 подключен к ультразвуковому генератору 7, посредством гибкого кабеля.
peз
Обработка изделия из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов осуществляется следующим образом. Заготовка 4 устанавливается в 3-х кулачковый патрон. В резцедержатель 3 устанавливается борштанга 2, на котором закреплен магнитострикционный преобразователь 1 таким образом, чтобы концентратор 5 в точке контакта на расстоянии L от вершины расточного резца обеспечил плотный контакт к его боковой поверхности.
в
Перед обработкой изделия осуществляется подача питания от ультразвукового генератора 7 на магнитострикционный преобразователь 1. Концентратор 5 поджатый к боковой поверхности резца 6 формирует энергию бегущих волн от точки контакта наконечника с резцом до зоны резания в двойной амплитуде колебаний 9 в направлении подачи 10 резца. На этапе обработки заготовки 4 закрепленной на борштанге 2 резец 6 под ультразвуковым воздействием в соответствии с параметрами его поперечного сечения hxb и предела прочности σ, формирует энергию бегущих волн от точки контакта резонансного волновода с резцом 6 до зоны резания в режиме минимальной амплитуды в направлении подачи резца. Энергия бегущих волн по стержню державки резца 6 не позволяет образовать нарост при сходе стружки по передней поверхности резца и налипание слоев нароста на обрабатываемую поверхность, что оказывает влияние на качество обрабатываемой поверхности и существенным образом обеспечивает улучшение шероховатости поверхности коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.
В процессе технологической обработки, устройство осуществляющее формирование энергии бегущих волн от точки контакта резонансного волновода с резцом до зоны резания в режиме минимальной амплитуды в направлении подачи резца не позволяет образовать нарост при сходе стружки по передней поверхности резца и налипание слоев нароста на обрабатываемую поверхность изделий из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить технический результат, заключающийся в улучшении качества поверхности коррозионно-стойких алюминиевых сплавов.