Способ финишной ультразвуковой обработки

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к финишной ультразвуковой обработке хрупких материалов и микроабразивной обработке хрупких материалов резанием с использованием энергии ультразвуковых колебаний, накладываемых на инструмент. Цель изобретения - улучшение качества обработки за счет снижения шероховатости поверхности и уменьшение протяженности нарушенного поверхностного слоя. Ультразвуковое резание осуществляют колебаниями, перпендикулярными к детали, крутильными и касательными. Это позволяет единичному зерну инструмента удалить больший объем материала и формирует лучший рельеф поверхности. Прижим инструмента осуществляется с силой, не превышающей значение составляющей динамической силы, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, а амплитуду колебаний берут равной 1/8...1/10 величины среднего размера зерна в инструменте. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИХ щ)S В 24 В 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21), 4377345/25-08

I (22) 21.12.87 (46) 07,07.90. Бюл, й- 25 (72) И.Н.Воженин, A,С.Паштала, А.И.Марков и В,И,Юшко (53) 621.9.048(088,8) (56) .Марков А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов,—

М.: Машиностроение, 1968, с. 99- (01.

Свиридов А,П. и Волосатов В.А.

Ультразвуковая обработка радиотехнических. деталей, Л,; Энергия, 1969, с. 115-116. (54) СПОСОБ ФИНИШНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к финишной ультразвуковой обработке хрупких материалов и микроабразивной обработке хрупких материалов резанием с

Изобретение относится к микроабразивной обработке хрупких материалов резанием с применением ультразвуковых колебаний, накладываемых на инструмент, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении в процессах механической обработки хрупких материалов при финишных операциях.

Целью изобретения является повышение качества обработки за счет уменьшения величины нарушенного поверхностного слоя в хрупких материалах при финишных операциях получения однородного микрорельефа. Это достигается тем, что абразивный инструмент, имеющий сложные колебания (прадольно-поперечные), поджат статичес„,SUÄÄ 1576283 A 1

2 использованием энергии ультразвуковых колебаний, накладываемых на инструмент, Цель изобретения — улучшение качества обработки за счет снижения шероховатости поверхности и уменьшения протяженности нарушенного поверхностного слоя, Ультразвуковое резание осуществляют колебаниями, перпендикулярными к детали,крутильными и касательными, Это позволяет единичному зерну инструмента удалить больший объем материала и формирует лучший рельеф поверхности. Прижим инструмента осуществляется с силой, не превышающей значение составляющей динамической силы, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, а амплитуду колебаний берут равной

1/8-1/10 величины среднего размера зерна,в инструменте, 1 ил. ким усилием к детали, при этом уси« лие поджатия инструмента по величине ей не превышает значения составляющей С динамической силы, возникающей при ударе инструмента перпендикулярно к р поверхности, а величина амплитуды Ю

1 1 колебаний взята равной (8 — -О) сред- QQ него размера абразивного зерна в ин©Р струменте.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа.

Абразивный инструмент 1, связанный с преобразователем ультразвуковых колебаний 2, подводят к обрабатываемой детали 3, поджимают до касания с деталью при помощи механизма 4 поджима. Величина усилия не превы1576283 шает усилия от составляющей динамической силы инструмента 1 в направлении, перпендикулярном к обрабатываемой поверхности детали 3, которое предварительно определяется в режиме работы преобразователя на холостом ходу и устанавливается механизмом 4 поджима, На инструменте 1, соединенном с преобразователем 2, возбуждают ультразвуковые колебания, перпендикулярные к поверхности детали 3, касательные и крутильные в плоскости обработки поверхности детали. Обеспечивают режим работы преобразователя

2 таким, чтобы величина амплитуды

t „ 1 колебаний была равна (- " †) от

8 10 среднего размера режущих зерен в инструменте 1. Эта экспериментально полученная величина характеризует оптимальную зависимость прочностных и режущих свойств абразивного инструмента от амплитуды ультразвуковых. колебаний. Детали 3 сообщают относительно инструмента 1 одновременно вращательное с заданной скоростью и возвратно-поступательное перемещения с определенной подачей, Сложная кинематика относительного движения детали 3 позволяет инструменту 1 осуществить съем материала во всех точках детали.

В результате контактного взаимодействия инструмента 1 с деталью 3 происходит осциллирующее врезание зерен инструмента по сложной спиралевидной траектории вглубь материала. Суммарный объем области разрушения отдельными зернами инструмента, движущимися по сложной траектории,, превосходит объем разрушения . при движении зерна по траектории в результате. только однонаправленных колебаний, что положительно отражается на производительности процесса.

Результирующий вектор силы резания направлен вглубь материала под меньшим углом к поверхности, при этом . формируется нарушенный слой меньшей протяженности. Сложная траектория движения зерен инструмента позволяет снимать микронеровяости одновременно в двух плоскостях - в продольном и поперечном направлениях что позволяет получить меньшую шероховатость поверхности. Небольшие по величине амплитуды колебаний инструмента дают возможность удалять тон5

55 кие слои материала толщиной от. единиц и десятков микрометров, особенно необходимые на финишных операциях.

На станине 5 установлены две вертикальные стойки 6 и 7, на одной из которых 6 под углом к детали 3 на шарнире размещен ультразвуковой преобразователь.2 с концентратором 8 и инструментом 1, а на другой 7 перпендикулярно преобразователю 2 — механизм 4 прижима в виде регулируемой пружины. На станине 5 расположен механизм установки и перемещения детали, выполненный в виде поворотного от привода 9 стола 10 со смонтированной на нем кареткой 11 воэвратнопаступательного перемещения детали 3 от привода 12. В каретке 11 установлена поворотная шаровая опора 13, на плоскости которой крепится деталь

3, Концентратор 8 преобразователя 2 выполнен ступенчатым с винтовой проточкой 14 на большей по диаметру ступени со скошенным относительно оси концентратора 8 торцом на второй ступени, Абразивный или алмазный инструмент 1 .крепится к скошенному концу концентратора 8.

Перед работой механизм 4 прижима ультразвукового преобразователя 2 настраивается на потребное расчетное усилие поджима с помощью регулировочного винта 15. После этого устанавливают деталь 3 на плоскость шаровой опоры 13 и закрепляют., например, клеевым соединением. Подводят инструмент 1, предварительно закрепленный на торце концентратора 8, до касания. с деталью 3 и фиксируют поджимным механизмом 4 прижима. С помощью шаровой опоры 13 добиваются Установки образца 3 и инструмента 1 в одной плоскости, Подключают ультразвуковой преобразователь 2 к генератору (не показан), возбуждают на инструменте ультразвуковые колебания, включают привод 9 поворотного стола 10 и привод 12 возвратно-поступательного перемещения каретки. Осуществляется обработка детали 3 инструментом 1, колеблющимся в трех разных направлениях одновременно, Деталь вращается относительно инструмента 1 и имеет возвратно-поступательное перемещение.

Hp и м е р. Обрабатывают керамические пластины ЦТС-19 алмазным инструментом АС8 на связке М1 зернистостью 63/50, 1007 концентрации.

6283

Формула и з о б р е т е н и я

Составитель В.Дрожалова

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Ходанич Корректор А.ОбручарЗаказ 1816 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Ра>шская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

157

Ультразвуковые параметры: частота колебаний 30 кГц,.максимальная амплитуда колебаний 7,5 мкм. Режимы пере.мещения детали: скорость 7 об/мин; подача 10 мм/мин, Обработанные детали имеют поверхности с шероховатостью слоя на 50-707 меньше, .чем обработанные известным способом по схеме доводки.

Способ позволяет в процессе ультразвуковой финишной обработки хрупких материалов абразивным инструментом повысить качество обработанной по« .верхности и уменьшить глубину нарушенного почерхностного слоя, вызванного предьдущими обработками, При зтом не нарушается плосконаправленность поверхности и .снижается шероховатость, что положительно ска зывается на зксплуатационных свойствах деталей, снижаются время обработки и трудоемкость на финишных операциях в 5-10 pas, Способ финишной ультразвуковой обработки хрупких материалов абразивным инструментом, прижатым к детали и совершающим продольные и поперечные колебания, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью повып. ения качества обработки за счет получения однородного микрорельефа с минимальной дефектностью поверхности, прижим инструмента осуществляют с усилием, не превынаюшим значение составляющей динамической силы, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, а ампли2Î туду колебаний берут равной 1/8-1/10 величины среднего размера зерна в инструменте,