Способ управления процессом ультразвукового резания

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.05.81 (21) 3282807/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 24 В !/04//

В 23 В 37/00

Гасударственный клмитет

СССР (53) УДК 621.9.048. .6 (088.8) IlO делам лэабретеннй

И OTNPblTHH

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 28.11.82 (72) Авторы изобретения

А. И. Марков и П. А. Ермак

Московский ордена .Ленина и ордена Октябрьско авиационный институт им. Серго Орджоникидзе

-(71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВ,ЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

У,ЛЬТРАЗВУКОВОГО РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, и может быть использовано при ультразвуковом резании, особенно при суперфинишировании,хонинговании и шлифовании.

Известен способ управления процессом ультразвукового резания, при котором измеряется текущее значение резонансной частоты ультразвукового преобразователя и в соответствии с .ним подстраивается частота напряжения генератора, т. е. осуществляется автоподстройка частоты АПЧ. При этом стремятся обеспечить постоянную амплитуду колебаний инструмента в процессе работы (1) .

Однако при таком способе управления процессом резания не обеспечивается высокая точность деталей.

Известен также способ обработки, при котором для автоматического поддержания резонанса в качестве критерия расстройки по частоте выбирается изменение параметра расстройки угла сдвига фаз между скоростью колебательного движения ультразвуковой системы и возмущающей силой преобразователя (2) .

Однако эта система сложна и имеет значительное время переходного процесса.

Для управления процессом ультразвукового резания применяют также измерение величины сопротивления нагрузки, основанное на изменении режима колебаний системы путем моделирования активной и реактивной составляющих (3).

Однако этот метод весьма трудоемок и применим лишь в лабораторных условиях.

Все перечисленные способы не обеспечивают высокой точности геометрической формы детали, которая может быть получена только при наличии функциональной связи величины амплитуды колебаний инструмента с погрешностью геометрической формы детали, Целью изобретения является повышение точности ультразвуковой механической обработки лезвийным и абразивным инструментами путем регулировки амплитуды колебаний инструмента в зависимости от погрешности геометрической формы детали.

Эта цель достигается тем, что определяют экспериментально или рассчитывают наибольшее значение радиальной силы прижима за один оборот заготовки или двойной ход инструмента, определяют резонансную частоту колебательной системы с за975338 готовкой, соответствующую наибольшей силе прижима fp и устанавливают частоту генератора 1ч равной fpMaxc .

На фиг. 1 показано изменение радиальной силы прижима Р>, приложенной к преобразователю хонинговальной головки 5 для наружного хонингования за один оборот заготовки, в зависимости от величины биения поверхности заготовки радиусом R; на фиг. 2 — зависимость резонансной частоты колебательной системы с заготовкой fp от силы прижима Р,; на фиг. 3 — амплиг

10 тудно-частотные характеристики (АЧХ) колебательной системы при различных силах прижима (кривая 1 соответствует Р„=О, кривая 2 — Рп — — Р„„„„, кривая 3 показывает изменение амплитуды от частоты при силе прижима Р„= Рк макс, на фиг. 4— копии осциллограм записи радиуса заготовки R и амплитуды колебаний алмазного бруска.

С увеличением биения заготовки, т. е. с увеличением Л R (Л R = R„àêñ — R мин )

20 возрастает разница между Рд маркс (сила прижима при R макс) и Рп мин (си ла прижима при R „„), а с увеличением силы прижима Р„растет резонансная частота fp (фиг. 2). При увеличении силы прижима АЧХ смещается в сторону увеличения частоты (фиг. 3) . 3a один оборот заготс1вки при суперфинишировании, или за один двойной ход инструмента при хонинговании, из-за изменения силы прижима от

Рп »H o Pn Kc (Фиг. 1) резона"сная частота колебательной системы синхронно изменяется от fp «„до 1р «а АЧХ перемещается из положения 2 в положение

3. Если частота генератора fq установлена равной fp„a

Значение резонансной частоты колеба- 4 тельной системы с обрабатываемой заготовкой fz „,к при максимальной силе прижима заготовки можно определить по предварительно снятой зависимости fp от Р,„ (фиг. 2).

S0

Сила Р„„„,может быть рассчитана. Она зависит от величины биения детали ЛК, жесткости крепления преобразователя Сд, жесткости центров станка Сц и других факторов.

В первом приближении можно принять, 55 к.с -с к макс = Рп + — — — —" — — —, где з 2(ск+сц) коэффициент К = 1 — 1,3 учитывает массу преобразователя, заготовки и частоту ее вращения, а Рд — сила прижима, заданная в соответствии с техпроцессом. Для заготовок диаметром менее 100 мм и стержневого преобразователя коэффициент

К равен 1,3.

Настройку ультразвуковой колебательной системы при использовании способа осуществляют в следующей последовательности: измеряют погрешность геометрической формы заготовки или партии заготовок ЛК; измеряют или рассчитывают Р„,„, по зависимости fp от Рп определяют fp макс устанавливают частоту напряжения генератора 1„равной fpwawc.

Например, если жесткость крепления преобразователя Сд — — 2 10 н/мм, жесткость центров станка Сц — — 1 . 10 н/мм, заданная по технологическому процессу сила прижима Рк = 560 н, ЛК = 0,08 мм, 907 Н. По графику фиг. 2 определяем что при Рд „ак< — — 907 í, fp»zc составляет 17,24 кГц.

Пр" fr = 1рманс = 17 24 кГц 3а один оборот детали при ультразвуковом наружном хонинговании биение заготовки ЛК составляют 0,08 мм (фиг. 4). Увеличение радиуса заготовки сопровождается ростом .

Максимальная амплитуда 1 мак, — — 4,6 мкм и соответствует нахождению под бруском

Rvaxc . Минимальная амплитуда „„„равна

3,4 мкм и соответствует нахождению под бруском Киин.

Способ управления процессом улыразвукового резания позволяет в 1,5 — 2,0 раза повысить точность геометрической формы детали при съеме минимального припуска.

Формула изобретения

Способ управления процессом ультразвукового резания, при котором измеряют усилие резания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки заготовок, имеющих отклонения геометрической формы, определяют наибольшее значение радиальной силы прижима за один оборот заготовки или двойной ход инструмента, соответствующую этой радиальной силе резонансную частоту колебательной системы с обрабатываемой заготовкой и устанавливают рабочую частоту генератора равной выбранной резонансной частоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Келлер О. К. Ультразвуковые генераторы на транзисторах и тиристорах. М., «Машиностроение», 1977, с. 24 — 26.

2. Марков А. И. Ультразвуковая обработка материалов М., «Машиностроение», 1980, с. 38 — 41.

3. Ультразвуковые колебательные системы технологического назначения, М., HTO Машпром, 1976, с. 63 — 68.

975338

17

Фиг,2 лай

fp&UA рщ я g g

4uz. У

Составитель В. Дрожалова

Редактор Н.,Лазаренко Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 8412 20 Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, % — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4