Установка для ультразвукової оздоблювально-зміцнювальної обробки

Реферат: Установка для ультразвукової оздоблювально-зміцнювальної обробки металів, що має ультразвуковий генератор, п'єзокерамічний перетворювач, концентратор і головку у формі стакана з отворами(-ом) в донній частині, у яких розташовані стрижневі або у вигляді кульок деформуючі інструменти, причому на зовнішній поверхні головки розміщені дванадцять постійних магнітів, які мають можливість в залежності від заданої управляючої команди здійснювати дискретний обертовий рух навколо обмоток статора на визначений кут. UA 101708 U (12) UA 101708 U UA 101708 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до високочастотної оздоблювально-зміцнюючої обробки робочих поверхонь деталей виробів відповідального призначення та релаксаційної обробки зварних швів, може бути використана в машино- та приладобудуванні. Відомий пристрій для ультразвукової ударної обробки металів [Патент України № 47536 С2, Бюл. № 7, 2002, МКП В24В 39/04, B24B 1/04], який містить послідовно з'єднані ультразвуковий генератор, п'єзокерамічний перетворювач, концентратор, головку у вигляді стакана, встановлену з можливістю вільного обертання навколо осі концентратора і з отворами у донній частині, в яких розташовані стрижневі ударні інструменти з конічними потовщеннями на верхніх кінцях, а між інструментами і торцем концентратора знаходиться пластина із високоміцного матеріалу, який відрізняється тим, що у вузлі коливань на концентраторі закріплений пластмасовий контейнер, заповнений м'яким пористим матеріалом, який насичено мастильноохолоджуючою рідиною (МОР), а на нижній частині концентратора виконаний циліндричний виступ, розташований поблизу нижнього краю контейнера. Недоліком даного ультразвукового пристрою є те, що запропонований пристрій не дозволяє отримувати контрольовану рівномірну шорсткість та мікроструктуру в поверхневому шарі матеріалу, який обробляється. Пластина з високоміцного матеріалу, розташована між торцем концентратора і ударними інструментами, поглинає частину кінетичної енергії ударів, що знижує ефективність обробки. Примусове охолодження за допомогою МОР потребує зупинки процесу обробки для заправлення контейнеру і видалення рідини з поверхні деталі, що обмежує можливості автоматизації процесу обробки. Відомий ультразвуковий віброударний інструмент [патент Російської Федерації № 2259912 СІ, МПК B25D 9/14, В06В 1/08, В06В 1/12, В24В 39/04, опубл. 10.09.2005 р., Бюл. № 25], у якому використовується магнітострикційний ультразвуковий перетворювач, який інтенсивно нагрівається. Між корпусом і акустичною системою розміщені віброізолюючі прокладки поряд з пружиною, а нижче розміщений магнітострикційний перетворювач та деформуючі інструменти. Недоліком даного пристрою є відсутність контрольованого механізму притиску деформуючих інструментів до оброблюваної поверхні, а також охолоджуючої системи. Найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом є ультразвуковий пристрій для деформаційного зміцнення і релаксаційної обробки металів [Патент України № 87006, МПК В24В 39/00, В06В 1/00, В24В 1/04, опубл. 10.06.2009 р., Бюл. № 11], що містить корпус, в якому встановлений на напрямних ковзання металевий стакан, що з зазором охоплює ультразвуковий п'єзокерамічний перетворювач з концентратором, який вузловою площиною зв'язаний із крайкою стакана з циліндричною насадкою, на вільному кінці якої пружно зафіксована державка з ударними елементами, систему повітряного охолодження, датчик температури, стакан змонтовано з можливістю осьового зворотно-поступального руху відносно корпусу, що реєструється датчиком. До недоліків ультразвукового інструмента слід віднести відсутність примусового дискретнообертового руху деформуючих інструментів на визначений кут. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою для поверхневого зміцнення та оздоблювання металів, одержання рівномірного профілю рельєфу та структури поверхневого шару деталей та підвищення їх механічних властивостей, за рахунок комбінованої дискретної (імпульсної) ультразвукової дії одно- або багатобійковими деформуючими наконечниками з використанням механізму електромагнітного приводу. Згідно з корисною моделлю, новим є те, що на зовнішній поверхні головки у формі стакана з отворами у донній частині, в яких розташовані стрижневі або кулькові деформуючі інструменти, розміщені постійні магніти, які мають можливість залежно від заданої управляючої команди здійснювати дискретний обертовий рух на визначений кут навколо обмоток статора, що сприяє інтенсифікації оздоблювально-зміцнювальної обробки з отриманням рівномірного профілю рельєфу та структури поверхневого шару деталей. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється Фіг. 1 і Фіг. 2. На Фіг. 1 приведена конструкція установки для поверхневої оздоблювально-зміцнювальної обробки, яка містить: 1 ультразвуковий генератор; 2 - п'єзокерамічний перетворювач; 3 - регулятор обертів крокового електродвигуна (РОКЕД); 4 - система керування та контролю (СКК); 5 - фланець; 6 - передня та задня накладки; 7 - концентратор; 8 - герметичний корпус; 9 - державка головки; 10 - радіальноупорний роликовий конічний підшипник; 11 - ущільнення; 12 - обертова головка; 13 - обмотки статора; 14 - обмотки ротора; 15 - плоска кільцева пружина; 16 - пластина з високоміцного сплаву; 17 - стрижневі ударні інструменти; 18 - виріб; 19 - пружина; 20 - датчик температури; 21 гумові прокладки; 22 - штуцер; 23 - ємнісний датчик зближення; 24 - наскрізні канали; 25 герметичні електроізолювальні вводи для подачі напруги на ультразвуковий перетворювач 2; 26 - корпус головки; 27 - кріпильні гвинти для втулки ротора; 28 - кріпильні гвинти статора. 1 UA 101708 U 5 10 15 20 Установка, яка заявляється, працює наступним чином. Перед обробкою нижні кінці деформуючих інструментів 17 підводять у дотик з металевою поверхнею деталі 18, а ультразвукова коливальна система, що включає перетворювач 2 з концетратором 7 і державку 9 з головкою 12, притискується до виробу з визначеною силою. Потім від ультразвукового генератора 1 на п'єзокерамічний перетворювач 2 подають електричну напругу, яка збуджує в ньому поздовжні ультразвукові коливання з визначеною частотою, підвищуючи амплітуду коливань концентратора 7 на його торці 13, які передаються стрижневим ударним інструментам 17. Одночасно з включенням генератора через штуцер 22 в корпусі 8 подається стиснене повітря, яке проходить в напрямку оброблюваної поверхні через отвори у фланці 5 і попадає у головку 12, з якої через канали 24 виходить на зовні. Частина повітря проходить крізь зазори між головкою 12 і стрижневими ударними інструментами 17, що сприяє їх охолодженню. Від персонального комп'ютера надходить управляючий сигнал на котушки статора для повороту головки з ударниками на визначений кут, а також надання заготовці подачі в поздовжньому або в поперечному напрямках. З метою запобігання виходу із ладу деформуючих інструментів і контролю за охолодженням пристрою передбачений ємнісний датчик зближення 23 і датчик температури 20. Використання в установці системи числового програмного керування та можливість швидкої зміни головки разом з деформуючими інструментами і надання їм дискретно-обертового руху на визначений кут сприяє формуванню рівномірного профілю рельєфу та структури поверхневого шару деталі, підвищення механічних властивостей і ефективності процесу оздоблювальнозміцнювальної обробки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 1. Установка для ультразвукової оздоблювально-зміцнювальної обробки металів, що має ультразвуковий генератор, п'єзокерамічний перетворювач, концентратор і головку у формі стакана з отворами(-ом) в донній частині, у яких розташовані стрижневі або у вигляді кульок деформуючі інструменти, яка відрізняється тим, що на зовнішній поверхні головки розміщені дванадцять постійних магнітів, які мають можливість в залежності від заданої управляючої команди здійснювати дискретний обертовий рух навколо обмоток статора на визначений кут. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що в корпусі вмонтований ємнісний датчик зближення параметричного типу та датчик температури для контролю і автоматичного керування процесом. 3. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що головка з отвором або отворами в донній частині, в яких розміщені стрижневі або у вигляді кульок ударні інструменти, залежно від технологічного призначення є змінною. 2 UA 101708 U 3 UA 101708 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4