Устройство для наложения ультразвуковых колебаний на заготовку при резьбонарезании

Изобретение относится к области машиностроения, обработке металлов лезвийным инструментом с применением смазочно-охлаждающих жидкостей. Устройство включает излучатель ультразвуковых колебаний. Для увеличения производительности обработки и периода стойкости режущего инструмента при обеспечении заданного качества обработанных деталей за счет наложения на заготовку ультразвуковых колебаний в радиально-осевом направлении на конце излучателя выполнена площадка, предназначенная для установки заготовки и расположенная под углом к оси излучателя. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов лезвийным инструментом с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) на операциях нарезания резьбы в отверстиях из различных материалов.

Наиболее близким к заявленному изобретению устройством того же назначения по совокупности признаков является устройство для наложения ультразвуковых колебаний на заготовку при нарезании резьбы в отверстиях, включающее излучатель ультразвуковых колебаний (УЗК) (см. Марков А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов / А.И.Марков. - М.: Машиностроение, 1968, с.290). Благодаря ультразвуковым колебаниям (УЗК) заготовки в рабочей зоне происходит кратковременный отрыв режущих кромок инструмента от поверхностей заготовки. Микрозазоры, образующиеся в зоне резания, облегчают проникновение в нее смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), благодаря чему снижается коэффициент трения инструмента о заготовку. Кавитация и гидротечения способствуют эффективному охлаждению режущей части инструмента, формированию и удалению стружки, препятствуют налипанию ее на режущие кромки инструмента. В результате улучшается качество обработанных поверхностей и повышается период стойкости инструмента.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что излучатель УЗК расположен под заготовкой, что делает практически невозможным применение устройства для станков с малым рабочим пространством в направлении рабочего хода инструмента, поскольку препятствует размещению устройства в рабочем пространстве станка. Известное устройство обладает малой жесткостью в указанном направлении, что значительно снижает качество, производительность обработки и период стойкости режущего инструмента.

Технический результат - увеличение производительности обработки и периода стойкости режущего инструмента при обеспечении заданного качества обработанных деталей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что, как и в известном устройстве, оно включает излучатель для наложения УЗК на заготовку. Особенность заключается в том, что на заготовку накладывают ультразвуковые колебания в радиально-осевом направлении, для чего на конце излучателя выполнена площадка, предназначенная для установки заготовки и расположенная под углом к оси излучателя (волновода). Такое решение позволяет разместить излучатель УЗК сбоку от заготовки, значительно снизив габаритные размеры устройства в направлении рабочего хода инструмента, повысить жесткость устройства, а тем самым повысить производительность и период стойкости режущего инструмента при обеспечении заданного качества обработанных деталей.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлений таких признаков по взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит излучатель УЗК (волновод) 1, который связан с пьезопреобразователями (вибраторами) 2 и заключен в корпус 3. Источником сигнала является УЗ-генератор. Для наложения УЗК на заготовку 4 в радиально-осевом направлении на конце излучателя выполнена площадка, предназначенная для установки заготовки и расположенная под углом к оси волновода. Данное решение позволяет разместить излучатель сбоку от заготовки, что позволяет значительно снизить габаритные размеры устройства в направлении рабочего хода инструмента и повысить его жесткость. На площадке излучателя 1 установлена заготовка 4, которая находится в лотке 5, необходимом для ее точного совмещения с площадкой излучателя 1 при обработке. СОТС при обработки подается свободно падающей струей (поливом) либо окунанием.

Электрические колебания УЗ-частоты, генерируемые УЗ-генератором, преобразуются в упругие механические колебания с помощью пьезопреобразователя 2. В результате наложения УЗК в СОТС, проникшем в зазор между инструментов и заготовкой, возникают высокие мгновенные давления. При этом происходит образование и колебание газовых пузырьков, ударных волн, вызывающих макро- и микропотоки СОТС, образование микроканалов (капилляров), следовательно жидкость глубже проникает в отверстие. Кроме того, при наложении УЗК на заготовку происходит снижение коэффициента трения между контактирующими в процессе резания объектами. Улучшаются условия работы режущего инструмента, облегчается выход стружки, уменьшается контактная температура в зоне резания.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в машиностроении, а именно на операциях обработки отверстий из различных материалов осевым инструментом;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанного в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость"

Устройство для наложения ультразвуковых колебаний на заготовку при нарезании резьбы, включающее излучатель ультразвуковых колебаний, отличающееся тем, что для наложения на заготовку ультразвуковых колебаний в радиально-осевом направлении на конце излучателя выполнена площадка, предназначенная для установки заготовки и расположенная под углом к оси излучателя.