Ультразвуковая шлифовальная головка
1. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ШПИФОВАЛЬНАЯ ГОЛОВКА, содержащая кольцевой магнитострикционный преобразователь с радиально направленными пазами, равномерно расположенными по окружности , отличающая ся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения обработки равнопрочных материалов , в пазах, выполненных в виде круга , установлены с возможностью кругового движения катушки, шарнирно соединенные между собой штангами, каждая из которых упруго связана с корпусом преобразователя. 2. Шлифовальная головка по п. 1, отличающаяся тем, что на штангах установлены грузы.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
NUNIW
РЕСПУБЛИК (21) 3569413!25-08 (22) 31.03.83 (46) 23.10.84. Бюл. Ф 39 (72) Ф.П. Урывский, С.P. Абульханов, Д.Л. Скуратов и В.П. Семенов (71) Куйбышевский ордена Трудового . Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева (53) 621.923.04(088.8) (56) 1. Патент С5А 9 363665, кл. 51-206, опублик. 1970.
2. Авторское свидетельство СССР
В 787154, кл. В 24 В 1/04, 1980 (прототип). (54)(57) 1. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ШЛИФОВАЛЬ"
НАЯ ГОЛОВКА, содержащая кольцевой
„SU... 11198 7 A дар В 24 В 1/04 // В 24 D 5 00 магнитострикционный преобразователь с радиально направленными пазами, равномерно расположенными по окружности, отличающая с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения обработки разнопрочных материалов, в пазах, выполненных в виде круга, установлены с возможностью кругового движения катушки, шарнирно соединенные между собой штангами, каждая из которых упруго связана с корпусом преобразователя.
2. Шлифовальная головка по п. 1, отличающаяся тем, что на штангах установлены грузы.
1 11198
Изобретение относится .к конструк-., циям абразивных инструментов, предназначенных для обработки металлов и сплавов, и может быть использовано при шлифовании.
Известен абразивный круг, содержащий корпус, в котором выполнены пазы в форме ласточкиного хвоста. В пазы установлены на упругих прокладках абразивные сегменты (1) .
Недостатком такой конструкции является отсутствие возможности управления моментом шлифования абразив. .ного круга при обработке поверхности, состоящей из разнопрочностных материалов, При шлифовании происходит
I биение круга на границе разнопрочностных составляющих, в результате чего не выдерживается задаваемый режим обработки. Биение приводит к усиленному износу рабочей поверхности круга, а нестабильность режима обработки ухудшает качество поверхности. Устройство не обеспечивает стабилизацию момента шлифования при уменьшении радиуса рабочей поверхности круга в результате естественного износа абразивных сегментов.
Известна также ультразвуковая шлифовальная головка, содержащая коль— - "-- 30 цевые преобразователь и концентратор выполненные с радиально-направленными пазами, равномерно расположенными по окружности, при этом число. пазов концентратора равно или кратно числу пазов преобразователя и пазы концентратора выходят на рабочую поверх ность шлифовальной головки f2) .
Известная ультразвуковая головка обладает теми же недостатками, что и предыдущая.
Цель изобретения — расширение технологических возможностей ультразвуковой шлифовальной головки эа счет обеспечения обработки раэнопрочных 45 . материалов.
Цель достигается тем, что в ультразвуковой шлифовальной головке, содержащей кольцевой магнитострикционный преобразователь с радиально-нап- Ю равленными пазами, расположенными равномерно по окружности, пазы выполняют в форме круга и в них установлены с возможностью кругового движения катушки, шарнирно соединенные между 55 собой подвижными штангами, каждая иэ которых упруго связана с корпусом преобразователя.
27 2
На штангах установлены грузы.
Величиной центробежной силы, дейст вующей на грузы, укрепленные на штангах, определяется угол поворота подвижных катушек в пазах преобразователя и тем самым определяется амплитуда радиальных колебаний преобразователя.
Всякое изменение скорости шлифования, вызванное различной твердостью материалов, составляющих обрабатывае-. мую поверхность, или уменьшением ра-, диуса рабочей поверхности инструмента в результате естественного износа абразивных сегментов, приведет к изменению центробежной силы, действующей на грузы и изменению амплитуды колебаний.
В процессе шлифования деталей часто приходится обрабатывать поверхности, состоящие из разнопрочных материалов. Обработка заданных поверхностей на одном режиме шлифования (не оптимальном для обоих материалов). приводит к ухудшению геометрических параметров качества шлифованных поверхностей (волнистости и шероховатости) и физико-механических свойств поверхностного слоя шлифованных деталей.
Изменение механических свойств обрабатываемой поверхности при переходе с одного материала на другой приводит к изменению усилий резания, скорости обработки и т.д. В том случае, если обрабатывается менее прочный материал, а затем более прочный, могут возникнуть шлифовочные прижоги, микротрещины, нежелательные положительные остаточные напряжения.
Если же обрабатывается более прочный материал, а затем менее прочный, то процесс шлифования на одном режиме, рассчитанный для более прочного мате- риала, будет мало производителен.
Предлагаемая ультразвуковая шлифовальная головка позволяет поддерживать оптимальный режим резания для каждого материала при обработке разнопрочных поверхностей.
На фиг ° 1 показана ультразвуковая шлифовальная голонка с частичным вырезом ее крышки, фронтальный вид; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1; В на фиг.З вЂ” 5 — распределение магнитных полей при различных положениях катушек.
Ультразвуковая шлифовальная головка содержит корпус 1, прокладку 2, на которой установлен кольцевой
3 1.1 19 магнитострикционный преобразователь
3, с закрепленными на нем абразивными сегментами 4.
В преобразователе 3 сделаны пазы
5 круглой формы, равномерно расположенные по окружности. В пазах 5 установлены с возможностью поворота катушки 6, включенные последовательно. Катушки скользят по прокладкам 7, выполненным из немагнитного материала.
Преобразователь 3 и абразивные сегменты 4 прижаты к корпусу 1 крышкой 8. Катушки соединены между собой подвижными штангами 9 -которые кре15 пятся на катушках подвижными шарнира. ми IО..Все штанги подпружинены пружинами 11. Пружины 11 укреплены на преобразователе 3 с помощью подвижных шарниров 12 из немагнитного ма20 териала, например бронзы.
На штангах 9 установлены грузы 13 .
На крышке 8 и корпусе 1 размещены токосъемники 14 для питания катушек 6. Токосъемники 14 изолированы
25 от корпуса 1 и крышки 8 прокладками
IS. Магнитострикционный преобразователь 3 укреплен на корпусе 1 прокладкой 2.
Прокладка 2 может быть изготовлена из металлизированного полиуретана, чтобы исключить воздействие колебаний преобразователя 3 на корпус 1.
Шлифовальная ультразвуковая головка работает следующим образом.
Фиксируют определенным образом грузы 13 на штангах 9 в соответствии с заданным режимом обработки.
Включают привод вращения инструмента (не указан) и подключают питание к катушкам 6, 40
Магнитные силовые линии в системе преобразователь-. катушки при радиальном направлении осей сердечников катушек распределяются в соответствии с фиг.3. Распределение магнитных си-1 4> ловых линий при отклонении осей сердечников катушек от радиального направления на 45 происходит, как о изображено на фиг. 4, Распределенйе . магнитных силовых линий при перпендикулярном расположении осей сердечников катушек к радиальному направлению дано на фиг.5.
При расположении катушек 6 как ,на фиг.3 имеет место наличие магнитного поля по всему объему магнитострикционного преобразователя 3 ° Кроме того, в зтом случае в каждой точ827 4 ке магнитострикционного преобразова теля магнитные потоки соседних катушек усиливают друг друга, например, суммарный вектор магнитной напряженности Н в точке А на фиг.3. При расположении катушек как на фиг.5 имеет место взаимная компенсация магнитных потоков соседних катушек s промежутке между ниии (например, суммарный ,вектор магнитной напряженности Н в точке А на фиг.5), что обуславливает .уменьшение общего влияния магнитного потока, создаваемого катушками, на магнитострикционный преобразователь.
Расположение катушек на фиг.4 является промежуточным случаем по отношению к расположению катушек на фиг.3 и 5.
В процессе шлифования разнопрочных материалов происходит изменение сил резания, что приводит к изменению скорости вращения шлифовального круга, Например, при переходе процесса шлифования от менее прочного материала к более прочному наблюдается увеличение сил резания. Рост сил резания в том числе и вертикальной составляющей, при плоском шлифовании периферией круга, приводит к росту сил трения на поверхности контакта шлифовального круга с деталью, Наличие значительных сил трения при обработке труднообрабатываемых материалов способствует снижению оборо. тов круга за счет проскальзывания ремня на шкиве шлифовальной головки, так как крутящий момент на шлифовальную головку в шлифовальных станках передается за счет ременной передачи.
При переходе процесса шлифования от более прочного материала к менее прочному происходит увеличение числа оборотов шлифовальногб круга, что связано с уменьшением сил резания, 1 а следовательно, и сил трения и уменьшение проскальзывания ремня на шкиве шлифовальной головки, т.е. в .процессе шлифования разнопрочных материалов происходит изменение скорости вращения шлифовального круга, При обработке более твердого сплава, чем предшествующий, происходит снижение скорости вращения шлифовальной головки, что. приводит к повороту по часовой стрелке подпружиненных катушек 6 (фиг.4). При повороте катушек происходит снижение амплитуды радиальных колебаний, что незамедлительно приводит к уменьшению амплитуды колебаний снл резания, В свою очередь, уменьшение сил резания приводит к увеличению скорости круга и стабилизации режима шлифования.
Использование ультразвуковой шлифовальной головки позволяет работать даже при затупленном шлифовальном круге, не приводя к ухудшению геометрии поверхности.
При затупленни шлифовального круга возрастают силы резания. Это.при.водит к снижению скорости вращения шлифовальной головки и повороту по
° °
««« °
« ° « °
° ° «а« а «а
° ° а
° ° «
° ° °
° ° °
Ф ° ° °
° ° °
° ° °
° ° а
° ° а °
° ° а °
° а
° °
° °
° ° °
° ««
«r
««
° °
° 1
° ° ° ° а
° ° Ф
° ° ° а
° °
° ° а
° ° r
° ° ° ° °
° ° ° °
° ° ° r ° ° °
° r ° ° ° II
° ° ° ° ° а .а ° .а °
° ° r ааа °
° а а б ° ° ° а ° ° ° а ° ° °
4 ° ° r
° «««rr « °
° °
° ° ° ° аа ° аа а ба а а °
° ° ° а ° °
° ° °
° ° ° ° ° ° а
° ° . ° б а ° ° ° ° ° ° б
° а ° ° ° ° ° °
° а а а а ° а а ° ° °
° ° б
° а а ° б ° аа б °
5аб
$ 5б/
° ° а«а ° а ° ° ° а ° а ° Ф а ° ° ° ° ° ° а б ° ° ° ° ° ° I ° ° аб ° ° ° ° аа
° ° б ° ° аабаб4аа ° °
Ф а Ф ° а °
° 1 аа ° 1 °, eat
° ° ° ° ° ° а ° (б Ф ° ° ° ° а ° ° б ° б s ° а5 ° баб а ° а ° °
° r " " ба ба ° ° °
° б аа а ° °
° б ° а ° I ° б ° ° °
° ° å б
° ° ° 5 ° « ° а °
° \
° ° °
° б ° ° ° а б ° В
° °
° 1 °
r rrrr« б ° ° ° ««, r rrr ° а
° а ° ° ° аа ° °
° °
«r ° Ф ° ° ° аа
°, ° r rr ° ° ° ° °
° r ° r ° ° / ° ° «а
° « ° ° ° ° ° ° ° б
° а ° аа а
° ° ° а а
° а а ° ° ° а а а ° ° * ° °
° ° ° ° Ф °
° а аа ° баа ааб
° а ° а 1.а аа
° а 4 °
° ° ° а ° а
° ° ° « ° ° а
° а ° ° аа
° а °
° «Т r«
° ° ° °
«« ° ««
° « ° «
° ° ° ° °
r r
° «
° ° «
° ° ° ° °
° Р«
° °
° ° ° «
° ° ° °
° °
« ° «
° °
° ° «J
° °
«««
° ° °
r °
° °
1119827 б часовой стрелке подпружиненных катушек 6. При этом. происходит снижение амплитуды радиальных колебаний, что незамедлительно приводит к уменьшению амплитуды колебаний сил резания. В свою очередь уменьшение сил резания приведет к увеличению скорости круга и стабилизации режима шлифования, т.е. нроизойдет тот же самый
10 процесс, что и.при переходе процесса обработки от менее прочного. к более прочному материалу.
Ультразвуковая головка обладает всеми нренмуществами прерывистых
15 кругов, 1119827
1119827
Тираж 736 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Жь35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 7528/11
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель В. Дрожалова
Редактор Н. Данкулич Техред Т.Фанта Корректор Л. Пилипенко
