Инструмент для ультразвуковой обработки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п>772611 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М. Кл.

В 06 В 3/00

В 24 0 17/00

В 23 В 37/00 (22) Заявлено 230479 (21)276697 /18-08 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 231080. Бюллетень № 39 (53) УДН 621. 9 .048.6(088.8) Дата опубликования описания 231080 (72) Авторы изобретения

Г.Н. Моисеенко, В.П. Лапшин и В.В. Павлов (71) Заявитель (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к ультразвуковой обработке и может найти применение, например, при доводке вязких материалов типа бронзы и высокоточной обработке хрупких материалов.. Известно ультразвуковое сверло, для обработки твердых и хрупких материалов, импрегнированное алмазным или 1ð абразивным порошком, при этом алмазоносный слой на металлической связке выполнен методом пресс-порошковой металлургии или гальваническим методом f3 j.

Недостатком инструмента яветяется наличие между алмазными зернами мостиков связки, что при ультразвуковой доводке вязких материалов ведет к задирам, наволакиванию обрабатываемого материала на инструмент и царапанию поверхности, низкой. точности и чистоте обрабатываемой поверхности. Наблюдается снижение амплитуды смещений инструмента ввиду наличия в алмазоносном слое частиц с различными физико-механическими свойствами, уменьшение предела выносливости инструмента эа счет низкого предела выносливости алмаэоносного слоя по сравнению . с пределом выносливости стальной оправки.

Кроме того точность и чистота обрабатываемой поверхности, снижаются за счет большой величины выступающих иэ связки частей алмазного зерна, равной приблизительно 1/3 его размера, и остроконечных граней, увеличивающих высоту микронеровностей и снижающих точность обработки, как хрупких, так и вязких материалов, а также ведущих к царапанию и наволакиванию на инструмент вязких обрабатываемых материалов.

Известен также инструмент для ультразвуковой обработки выполненный в виде абразивонесущего наконечника, установленного на концентраторе. Для повышения производительности наконечник изготавливается двухслойным, причем внутренний слой абразива имеет более крупную зернистость, чем внешний (2j .

Этот инструмент также имеет мостики связки между алмазными зернами,низкий предел выносливости связки, недостаточную прочность сцепления связки с оправкой, низкий предел выносливости оправки ввиду уменьшения ее дйаметра при н анесении алмаззоносноги слоя, большую величину остроконечных выступающих вершин алмазных зерен.

При обработке инструментом малого диаметр а О, 3-4 мм, у к аз ан ные н едост атки приводят к поломкам, низкой чистоте обрабатываемой поверхности, наличию рисок, эадиров, наволакинанию обрабатываемого материала на инструменте

Цель изобретения- повышение производительности и качества обработки, снижение износа инструмента, увеличение предела выносливости эа счет увеличения подачи, ликвидации задиров, наволакинания и царапания вязких материалов, повышения качест- 15 ва обрабатывающей поверхности инструмента.

Это достигается тем, что н инструменте для ультразвуковой обработки, содержащем конусную резьбоную оправ- 3) ку, волновод резонансной длины и абраэивонесущий наконечник, абраэинонесущий слой выполнен н ниде плавной переходной трехфазной структуры: металло-углеродной, металло-углеродно- g алмазной и сплошной алмазоподобной с радиусными выступающими вершинаьи, имеющей поликристаллическую структуру легированную ионами металла.

Радиусные вершины изменяют характер съема материала эа счет уменьшения" величины выступающих граней и их радиусной формы, отсутствия мостиков связки, а также совмещения процесса виброударного съема обрабатываемого материала резанием и его пластической З деформацией и выглаживанием.

На чертеже,.представлена схема инструмента.

Инструмент для ультразвуковой обработки состоит иэ вращающегося пе- ® реходного концентратора 1, конусной резьбовой опранки с волноводом 2 резонансной длины и алмазно-абразивного наконечника с трехслойной структурой, включающей металло-углеродный слой 3, металло-углеродно-алмазный слой 4 и алмаэоподобный слой 5 с радиусными выступающими вершинами.

Алмазоподобный слой имеет поликристаллическую структуру, легированную О ионами металла. Покрытие наносится методом ионно-плазменной реплантации эа счет ионов углерода, превращающих поверхностный слой стальной оправки н промежуточный металло-углеродный, переходящий н металло-углеродно- 55 алмазный (толщина 500-1000 ангстрем), а затем н поликристаллическую алмазоподобную сплошную поверхность, легированную ионами, например железа толщиной 3-4 мкм с радиусными вершинами, щ величина и форма которых регулируется бомбардировкой ионами инертного газа. Сечение инструмента характеризуется плавной переходной структурой от металла оправки к алмазоподобному. g5 слою с незначительными изменениями акустического сопротивления.

Работает устройство следующим образом.

Инструмент 2 получает вращательное и колебательное движение от переходного концентратора 1. Ульраэвуконые колебания распространяются по длине ультразвукового резонансного волновода и по переходному металло-углеродному, металло-углеродно-алмазному и поликристаллическому алмазоподобному слою (3-5), не изменяя величины, направления и мощности колебательного движения за счет малой величины переходных слоев и незначительного изменения их акустического сопротивления.

Колеблющаяся поликристаллическая алмазоподобная поверхность с выступающими радиусными вершинами контактирует с обрабатываемым материалом 6, например вязким типа бронзы, обеспечивая его перемещение за счет пластической деформации в направлении подачи.

При этом наволакинания, задиров и царапин на обрабатываемой поверхности не происходит, что обеспечивается радиусными вершинами зерен, отсутствием мостиков связки, малыми величинами, выступающих радиусных вершин поликристаллон. Повышается производительность обработки за счет увеличения подачи инструмента нниду увеличения его прочности и предела выносливости, точность — за счет малых величин выступающих вершин и чистота обрабатываемой понерхности в резуль" тате ноэдейстния на материал радиусной форьпл алмазоподобного слоя, а так же совмещения отрыва частиц материала с пластической деформацией.

При донодке пазов в вязких материалах типа медь-бронза получена точность порядка 2 класса и чистота по" нерхности порядка ь 8 — а 9. Прочность поверхности инструмента и чистота обработанной понерхности по сравнению с обработкой алмазным инструментЪм на металлической связке повысилась н

2 раза.

Формула изобретения

Инструмент для ультразвуковой обработки, содержащий конусную резьбовую оправку, волновод резонансной длины и абразивонесущий наконечник, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки эа счет снижения износа.инструмента и увеличения предела выносливости, абразивонесущий слой выполнен в виде трехфаэной структуры: металло-углеродный, металло-углеродно-алмазной и сплошной алмазоподобной с радиусными выступающими вераи772611

Составитель В. Дрожалова

Техред M.Ïåòêî КорректорМ.Шароши

Редактор Т. Киселева

Заказ 6783/6 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Е-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нами, имеющей поликристаллическую структуру, легированную ионами металла.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании 9 987801, кл. В 3 О, опублик. 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 407592, кл. В 06 В 3/00, 1973.