Устройство для обработки отверстий

 

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при прецизионном сверлении . Целью изобретения является повышение надежности, снижение габаритов и массы и упрощение конструкции устрсйства за счет обеспечения вибрационно-винтового движения инструмента . В начале работы, например при сверлении отверстий, пь зоэлемент 8 . совершает продольные колебания. Ультразвуковые колебания, достигая зоны контакта гиперболоидного торсиона 3 с цилиндрическим хвостовиком 2 инструмента , приводят его в винтовое движение в направлении подачи к обрабатываемой детали. Вибрационное винтовое движение инструмента, например сверла, осуществляется благодаря направленным полоскам торсиона. Скорость сверления регулируется амплитудной или частотной модуляцией питтающего напряжения. 4 ил. с S (Л СО : СЛ N5 05 ОС Фие.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 24 В 5-3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,/ ц, к двтаеском СВИДКткЛЬСтву

/ йф а;:

Фие. (21) 3988559/25-08 (22) 16.12.85 (46) 07.06.87. Бюл. № 21 (72) А.В. Петренко (53) 621.9.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 666000, кл. В 23 В 47/00, 1978 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ (57) Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при прецизионном сверлении. Целью изобретения является повышение надежности, снижение габаритов и массы и упрощение конструкции устрсйства за счет обеспечения вибSU» 1315268 А1 рационно-винтового движения инструмента. В начале работы, например при сверлении отверстий, пьезоэлемент 8 совершает продольные колебания. Ультразвуковые колебания, достигая зоиы контакта гиперболоидного торсиона 3 с цилиндрическим хвостовиком 2 инструмента, приводят его в винтовое движение в направлении подачи к обрабатываемой детали. Вибрационное винтовое движение инструмента, например сверла, осуществляется благодаря направленным полоскам торсиона. Скорость сверления регулируется амплитудной или частотной модуляцией пи-. тающего напряжения. 4 ил.

1315268

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при прецизионном сверлении. 1

Целью изобретения является повышение,надежности, снижение габаритов и массы и упрощение конструкции устройства за счет обеспечения вибрационно-винтового движения инструмента.

На фиг. 1 изображено устройство для обработки отверстий; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 гиперболоидный торсион, общий впд; на фиг. 4 — схема обоснования выбора угла наклона упругих полосок гиперболоида к торцу втулки.

Устройство для обработки отверстий содержит сверло 1 с цилиндрическим хвостовиком 2, охватываемым ги перболоидным торсионом 3. Торсион имеет два трубчатых основания 4 и 5 равного диаметра, соединенных наклонно расположенными упругими полосками. Технология его изготовления состоит. в штамповке радиальных пазов 6 с последующим поворотом оснований 4 и 5 вокруг оси трубы в ста,пеле.

Гиперболоидный торсион 3 имеет наибольшее сечение у оснований 4и

5, а наименьшее сечение (горловина гиперболоида) находится в середине.

Оси упругих полосок развернуты на определенный угол так, что огибающая упругих полосок при вращений вокруг оси трубы образует гиперболоид.

С увеличением диаметра трубы число полосок также увеличивают (в данном случае число полосок равно 12). Диаметр горловины гиперболоидного торсиона 3 выполняется меньше диаметра охватываемого им цилиндрического хвостовика 2 сверла 1.

Торсион 3 после формообразования фиксируется в стакане 7, причем основание 4 укреплено в стакане жестко, основание 5 — по ходовой посадке. Этим достигается анизотропия сил трения, необходимая для преобразования колебаний торсиона 3 в винтовое движение сверла 1. Привод сверла 1 выполнен в виде кольцевого пьезоэлемента 8 из керамики с двумя электродами 9 и 10, соединенными с генератором электрических колебаний. Пьезоэлемент 8 укреплен на втулке в виде гиперболоидного торсиона 3, выполняf0

45 ющего функцию волновода. Корпусом сверлильного устройства служит частотопонижающая накладка 11 из дюралюминия.

Размеры элементов сверлильного устройства и взаимное их расположение выбраны так, что оно представляет собой резонансную акустическую систему с пучностью ультразвуковых колебаний в зоне горловины гиперболоидного торсиона 3.

Устройство для обработки отверстий работает следующим образом.

Для сверления отверстия на электроды 9 и 10 подают электрическое напряжение высокой частоты, что приводит к продольным колебаниям пьезоэлемента 8. Ультразвуковые колебания, достигая зоны контакта гиперболоидного торсиона 3 с цилиндрическим хвостовиком 2, приводят свер« ло 1 в винтовое движение в направлении по часовой стрелке (при виде сверху) и вниз. Производится сверление отверстия в детали (например, в печатной плате). При этом вибрационное винтовое движение сверла 1 осуществляется благодаря направленным полоскам торсиона 3 вследствие анизотропии сил трения между ними и цилиндрическим хвостовиком 2. Скорость сверления можно легко регулировать амплитудной или частотной модуляцией питающего напряжения.

По окончании сверления отверстия

1 подачу электрического напряжения на пьезоэлемент 8 прекращают и на жатием на сверло 1 снизу возвращают

его .в исходное положение. Можно также для автоматической смены инструмента опять подать электрическое напряжение на пьезоэлемент 8, и сверло

1, совершая вибрационное перемещение, выводится из гиперболоидного торсиона 3, освобождая место для другого инструмента, например развертки.

При обработке отверстий с помощью предлагаемого устройства достигается автоматическая защита режущего инструмента от перегрузок за счет его пробуксовки в гиперболоидном торсионе 3. Точность ограничения нагрузки при этом повышается благодаря малой инерционности системы (при заедании сверло и обрабатываемая деталь нагружаются только силой инерции сверла).

Указанное приводит к повышению надеж5268

131

h = ——

2 откуда

Следовательно, eL = arctg ности сверлильного станка и качества обработки детали.

Для обоснования выбора интервала угла наклона а упругих полосок к оси гиперболоидного торсиона рассмотрим схему единичной упругой полоски (фиг. 4), где обозначены: а и Ь— проекции упругой полоски соответственно на горизонтальную и вертикальную плоскости, D — - внутренний диаметр трубчатого основания торсиона, d — - диаметр цилиндрического хвостовика сверла, h — - выпуклость упругой полоски к оси торсиона после его. формообразования, f — прогиб одной упругой полоски при введении в горловину цилиндрического хвостовика сверла.

Размер и определяют из уравнения для выпуклости .

Диаметр цилиндрического хвостовика

f0

4 ловины гиперболоида начинают соприкасаться. Исходя из этого, оптимальная величина угла наклона упругих полосок (пазов) к торцу втулки сосо тавляет 60-70

Технические преимущества предлагаемого устройства для обработки отверстий в сравнении с известным состоят в повышении надежности, снижении габаритов и массы и упрощении конструкции. Последнее обусловлено устранением электрбдвигательного механизма вращения и осевой подачи сверла, подшипников, направляющих и защитного приспособления от поломки инструмента. Такое упрощение конструкции ведет к повышению надежности, что достигается также благодаря ограниченным нагрузкам на сверло и обрабатываемую деталь в осевом направлении, повышению точности ограничения нагрузки эа счет максимального уменьшения инерционности выходного звена, устранению излучаемых магнитных полей, эластичной подвеске сверла (облегчающей его самоустановку в кондукторе), снижению усилия сверления благодаря передаче части энергии ультразвуковых колебаний на режущий инструмент; автоматическому. удалению инструмента с целью его замены.

d = D-2(h-f), 35 откуда

D-d+2f

Следовательно, <= arctg

Полученное уравнение связывает Ы с геометрическими размерами торсио-. на и диаметром цилиндрического хвостовика сверла.. При малых углах о6 эффект вибрационного перемещения сверла проявляется незначительно

-ввиду малой анизотропии сйл трения между ним и гиперболоидным торсиоо ном. При увеличении угла о 30 формообразование торсиона затрудняется, так как упругие полоски в зоне гор40

Формула изобретения

Устройство для обработки отверстий, содержащее корпус с установленным в нем приводом инструмента с цилиндрическим хвостовиком, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, снижения габаритов и массы и упрощения конструкции, оно снабжено стаканом с установленной в нем втулкой с поясками в верхней и нижней частях, причем в средней части втулки выполнены пазы о под углом 60-70 к торцу втулки с образованием гиперболоида, при этом хвостовик инструмента установлен внутри гиперболоида, а привод выполнен в виде кольцевого пьезоэлемента, жестко связанного с пояском втулки.

Произв-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Заказ 2255!15.

1315268 Риг. Ф

Тираж 715 Подписное