Устройство для заточки лезвий режущих инструментов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАТОЧКИ ЛЕЗВИЙ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Луцко Валерий Федорович Еремеев Александр Сергеевич Клубович Владимир Владимирович Товпенец Ирина Анатольевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для заточки лезвия режущих инструментов, содержащее два цилиндрических противолежащих, установленных с возможностью колебаний с ультразвуковой частотой, деформирующих ролика-бойка, рабочие поверхности которых выполнены в виде усеченного конуса, отличающееся тем, что ролики-бойки установлены с возможностью контакта между собой, смещения вдоль и вращения вокруг собственной оси в волноводе,длина которого кратна половине длины волны, причем ролики-бойки расположены соосно перпендикулярно направлению распространения продольной ультразвуковой волны в пучности ее колебаний. 11733 1 2009.04.30 Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработке, и может быть использовано для заточки лезвий режущих инструментов. Известно устройство для изготовления лезвий скальпелей, содержащее два противолежащих бойка, каждый из которых связан с источником ультразвуковых колебаний, причем рабочие поверхности каждого деформирующего бойка выполнены в виде усеченного конуса и установлены под углом формируемого клина заготовки 1. Существенным недостатком этого устройства является образование в процессе формирования клина лезвия на режущей кромке облоя (заусенца) 2. Это требует введение в процессе изготовления лезвий дополнительной операции доводки - электрохимзаточки по удалению облоя с режущей кромки, что связано с использованием экологически опасных веществ, например кислот, входящих в состав электролитов 3. Наряду с этим, для достижения максимальной эффективности воздействия ультразвука на процесс формирования режущего клина необходимо, чтобы резонансные частоты колебаний бойков были одинаковыми. А так как каждый из бойков выполнен за одно целое с волноводом и имеет собственный источник колебаний, то случай совпадения их резонансных частот практически не реализуем. Быстрый износ рабочей поверхности бойка из-за воздействия на нее виброударных нагрузок приводит к необходимости частой замены системы боек - волновод на новую с последующей ее настройкой на резонансную частоту. Сам же процесс согласования амплитудно-частотных характеристик двух колебательных систем технически сложен и трудоемок. Использовать это устройство для заточки затупившихся лезвий нецелесообразно, так как затраты на заточку будут сравнимыми с затратами при их производстве. Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства более простой конструкции, позволяющей увеличить срок службы бойков (снижение износа бойков). Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для заточки лезвий режущих инструментов, содержащем два цилиндрических противолежащих, установленных с возможностью колебаний с ультразвуковой частотой, деформирующих ролика-бойка, рабочие поверхности которых выполнены в виде усеченного конуса, ролики-бойки установлены с возможностью контакта между собой, смещения вдоль и вращения вокруг собственной оси в волноводе, длина которого кратна половине длины волны, причем ролики-бойки расположены соосно перпендикулярно направлению распространения продольной ультразвуковой волны в пучности ее колебаний. Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с прототипом показывает, что оно отличается от прототипа иной установкой роликов-бойков в волноводе, длина которого кратна половине длины волны, что свидетельствует о наличии признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа. В данном случае расположение роликов-бойков в одном волноводе позволяет использовать один источник колебаний, что исключает операцию согласования амплитудночастотных характеристик бойков, имеющих место в прототипе. Установка в волноводе бойков с возможностью контакта между собой и смещения вдоль их оси в предлагаемом изобретении позволяет изменять усилие прижима роликов-бойков друг к другу и, таким образом, влиять на характер их взаимодействия с лезвием, увеличивая или уменьшая степень деформации режущей кромки. Наряду с этим, задание возможности вращения роликам-бойкам способствует снижению силы трения между их рабочей поверхностью и лезвием, а также непрерывному обновлению контактирующих поверхностей. Это увеличивает срок службы роликов-бойков. Замену же изношенных роликов-бойков на новые в заявляемом устройстве можно производить многократно, используя один и тот же волновод. Расположение в предполагаемом изобретении бойков в волноводе на одной оси (соосно) перпендикулярно направлению распространения продольной ультразвуковой волны 2 11733 1 2009.04.30 в пучности ее колебаний позволяет с максимальной эффективностью передавать энергию ультразвука в зону деформации. Кроме того, в этом случае колебания роликов-бойков будут направлены вдоль образующего конуса режущей кромки, что обеспечит преимущественное течение металла от острия лезвия. Такое расположение роликов-бойков минимизирует возможность появления заусенца на режущей кромке. Выбор длины волновода кратной половине длины волны обусловлен тем, что в пучности ее колебаний, например,в волноводе волновой длины можно расположить одну пару бойков, а в волноводе с длиной, равной 3/2 длины волны, - две пары роликов-бойков и т.д., что свидетельствует о достижении более высокого технического результата и возможности промышленного применения. Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1, на которой изображена схема заявляемого устройства. Устройство для заточки лезвий режущих инструментов (см. фиг. 1) содержит волновод 1 волновой длины с прорезью 2. В волноводе 1 перпендикулярно направлению распространения продольной ультразвуковой волны в пучности ее колебаний выполнены соосные отверстия 3. В отверстия 3, с возможностью смещения вдоль и вращения вокруг их оси, установлены два деформирующих ролика-бойка 4, контактирующих между собой и лезвием 5 по оси волновода. Ролики-бойки 4, рабочие поверхности которых образуют угол формируемого режущего клина, прижимаются друг к другу винтами 6 и фиксируются контргайками 7. Перемещение режущего клина лезвия 5 относительно деформирующих роликов-бойков 4 происходит с помощью подающего механизма (на чертеже не показан). Возбуждение колебаний в зоне заточки режущей кромки лезвия 5 осуществляется посредством трансформатора амплитуды продольных колебаний 8 от электромеханического преобразователя 9. Крепление всего устройства может производиться при помощи фланца 10, выполненного в узле колебаний трансформатора 8 или с помощью упоров 11 на волноводе 1, выполненных также в узле его колебаний. Устройство работает следующим образом. Лезвие 5 вставляют в прорезь 2 волновода 1 до контакта с рабочей поверхностью роликов-бойков 4. Включают ультразвук. Формообразование режущей кромки лезвия 5 осуществляется при последовательном его перемещении относительно очага деформации,образуемого рабочими поверхностями роликов-бойков 4, за счет энергии ультразвуковых колебаний, возбуждаемых от электромеханического преобразователя 9. Предполагаемое изобретение по сравнению с известными устройствами является конструктивно более простым, поскольку в нем используется один источник ультразвуковых колебаний. Изобретение обладает высокой ремонтоспособностью, так как замена изношенных роликов-бойков на новые или на ролики-бойки с другими геометрическими характеристиками их рабочей поверхности осуществляется с использованием одной колебательной системы без дополнительной ее настройки. При этом наряду с роликамибойками, имеющими рабочую поверхность в виде усеченного конуса, в устройстве могут,например, использоваться деформирующие элементы с выпуклой или вогнутой поверхностью. Задание возможности вращения роликам-бойкам в устройстве, а также синфазный характер их колебаний, значительно увеличивают срок службы роликов-бойков. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3