Устройство для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки отверстия цилиндрической детали

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МАГНИТНОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Акулович Леонид Михайлович Сергеев Леонид Ефимович Агейчик Валерий Александрович Ермаков Николай Иванович Ефимов Андрей Михайлович Линник Александр Владимирович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Устройство для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки отверстия цилиндрической детали, содержащее два наружных полюсных наконечника, выполненных с возможностью вращения вокруг обрабатываемой цилиндрической детали, и одинарный внутренний наконечник, выполненный в сечении в виде эллипса и располагаемый внутри отверстия обрабатываемой детали по его оси симметрии, причем наружные и внутренний полюсные наконечники выполнены с возможностью образования зазоров относительно наружной и внутренней цилиндрических поверхностей обрабатываемой цилиндрической детали от 1 до 3 мм, а высота каждого полюсного наконечника равна высоте обрабатываемой цилиндрической детали, отличающееся тем, что включает два волновода, каждый из которых выполнен в виде титановой пластины толщиной от 2 до 3 мм, связан с 18162 1 2014.04.30 концентратором колебаний и пьезоэлектрическим преобразователем, оба пьезоэлектрических преобразователя соединены с генератором электрического напряжения, при этом волноводы выполнены с возможностью расположения над зоной обработки на высоте от 1 до 2 мм от поверхности обрабатываемой цилиндрической детали, в каждом волноводе выполнено сквозное отверстие с вертикальной осью симметрии и диаметром от 3 до 4 мм, к которому по его контуру присоединена эластичная трубка для подачи смазочноохлаждающей жидкости в зону обработки и одновременного распространения по этой зоне ультразвуковых колебаний от волновода. Изобретение относится к области станкостроения, в частности к станкам для чистовой обработки отверстий деталей в виде полых цилиндров ферромагнитными порошками в ультразвуковом и магнитном поле. Известно 1, 2 применение ультразвука для интенсификации технологических процессов получения порошковых композиций и покрытия ими различных поверхностей, а также магнитно-абразивной обработки поверхностей. Известно 3 устройство для магнитно-абразивной обработки отверстий деталей, установленных с возможностью вращения между двумя наружными полюсными наконечниками и расположенным внутри одинарным внутренним полюсным наконечником с осью,совпадающей с осью детали, причем одинарный внутренний полюсный наконечник выполнен в виде эллипса с отношением величин большей и меньшей осей друг к другу 2,02,5. Такое устройство не позволяет производить высокопроизводительную и качественную равномерную чистовую обработку отверстий деталей в виде полых цилиндров, так как при охвате части поверхности отверстия ферроабразивным порошком устройство не позволяет добиться высокой степени осцилляции, обеспечивающей обновление и переориентацию ферроабразивного порошка, постоянное изменение углов резания и замену режущих кромок частиц ферроабразивного порошка по мере их износа. Это снижает эффективность применения магнитно-абразивной обработки металлов и увеличивает расход дорогостоящего ферроабразивного порошка при выполнении технологического процесса,а также снижает его производительность. Задача, которую решает изобретение, заключается в повышении производительности и качества чистовой обработки отверстий деталей в виде полых цилиндров. Поставленная задача решается с помощью устройства для ультразвуковой магнитноабразивной обработки отверстия цилиндрической детали, содержащего два наружных полюсных наконечника, выполненных с возможностью вращения вокруг обрабатываемой цилиндрической детали, и одинарный внутренний наконечник, выполненный в сечении в виде эллипса и расположенный внутри отверстия обрабатываемой детали по его оси симметрии, причем наружные и внутренний полюсные наконечники выполнены с возможностью образования зазоров относительно наружной и внутренней цилиндрических поверхностей обрабатываемой цилиндрической детали от 1 до 3 мм, а высота каждого полюсного наконечника равна высоте обрабатываемой цилиндрической детали, которое включает два волновода, каждый из которых выполнен в виде титановой пластины толщиной от 2 до 3 мм, связан с концентратором колебаний и пьезоэлектрическим преобразователем, оба пьезоэлектрических преобразователя соединены с генератором электрического напряжения, при этом волноводы выполнены с возможностью расположения над зоной обработки на высоте от 1 до 2 мм от поверхности обрабатываемой цилиндрической детали, в каждом волноводе выполнено сквозное отверстие с вертикальной осью симметрии и диаметром от 3 до 4 мм, к которому по его контуру присоединена эластичная трубка 18162 1 2014.04.30 для подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зону обработки и одновременного распределения по этой зоне ультразвуковых колебаний от волновода. Техническим результатом при использовании изобретения является повышение производительности и качества чистовой обработки отверстий деталей в виде полых цилиндров вследствие высокой степени осцилляции, обеспечивающей обновление и переориентацию ферроабразивного порошка, постоянного изменения углов резания и замены режущих кромок частиц ферроабразивного порошка по мере их износа, что обеспечивается за счет воздействия ультразвукового поля. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки отверстия, вид сбоку на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 1. Устройство для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки отверстия содержит обрабатываемую деталь 1 в виде расположенного своими кольцевыми торцами горизонтально полого цилиндра, установленную на приводном диске 12 с помощью, например,плотной или напряженной посадки, с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси симметрии между двумя наружными полюсными наконечниками 2 и расположенным внутри одинарным внутренним полюсным наконечником 3. Наружные 2 и внутренний 3 полюсные наконечники установлены относительно наружной и внутренней цилиндрических поверхностей обрабатываемой детали 1 с зазорами, равными от 1 до 3 мм, и имеют высоту, равную высоте обрабатываемой детали 1, и расположены своими верхними и нижними плоскостями в одних горизонтальных плоскостях с ее соответствующими горизонтальными торцами. Внутренний полюсный наконечник 3 выполнен в своей горизонтальной проекции в виде эллипса с отношением величин большей и меньшей осей друг к другу от 2,0 до 2,5, при этом проходящая через большую ось вертикальная плоскость симметрии внутреннего полюсного наконечника 3 совпадает с общей вертикальной плоскостью симметрии наружных полюсных наконечников 2. Внутренний полюсный наконечник 3 установлен с возможностью совпадения оси вращения обрабатываемой детали 1 с осью, проходящей через точку пересечения большой и малой осей эллипса его нижней горизонтальной поверхности и перпендикулярной к ней. Над минимальными зазорами между обрабатываемой деталью 1 и внутренним полюсным наконечником 3 установлены волноводы 4, концентраторы колебаний 5 с пьезоэлектрическим преобразователем 6 ультразвуковой установки, соединенные проводами 7 с генератором электрического напряжения 8. Каждый выполненный из титанового сплава в виде пластины толщиной от 2 до 3 мм волновод 4 выполнен с возможностью расположения над зоной обработки на высоте от 1 до 2 мм от поверхности обрабатываемой цилиндрической детали 1, причем ось симметрии больших сторон прямоугольника каждого волновода 4 находится в общей вертикальной плоскости симметрии наружных и внутреннего полюсных наконечников 2, 3. Над местом расположения минимальных зазоров между обрабатываемой деталью 1 и внутренним полюсным наконечником 3 в каждом волноводе выполнено сквозное отверстие 9 с вертикальной осью симметрии диаметром от 3 до 4 мм, к которому по его контуру присоединена эластичная трубка 10 для подачи через них смазочно-охлаждающей жидкости(СОЖ) в зону обработки и одновременного распространения по этой зоне ультразвуковых колебаний от волновода 4. Для прохода СОЖ приводной диск 12 имеет дренажные отверстия 13. Устройство работает следующим образом. В электромагнитные катушки полюсных наконечников 2 и 3 подается электрический ток, образуется магнитное поле и осуществляется намагничивание пар полюсных наконечников. Ферромагнитный абразивный порошок 11 подается между обрабатываемой деталью 1 и внутренним полюсным наконечником 3 и под воздействием магнитного поля уплотняется в зазорах между внутренним полюсным наконечником 3, образуя две рабочие зоны. Установленная на приводном диске 12 деталь 1 приводится во вращение. Одновре 3 18162 1 2014.04.30 менно через трубки 10 в зону обработки подается смазочно-охлаждающая жидкость(СОЖ) и осуществляется главным образом через СОЖ с помощью ультразвуковых установок воздействие на рабочие зоны с ферроабразивным порошком и обрабатываемую поверхность детали 1 ультразвуковых полей, которое разрушает загрязненную поверхность и окисную пленку на поверхности отверстия детали 1, активизирует осциллирующее движение частиц ферроабразивного порошка. Это обеспечивает повышение производительности и качества очистки от окисных пленок и слоев окалины и полирования обрабатываемого отверстия вследствие высокой степени осцилляции, постоянного изменения углов резания и замены режущих кромок частиц ферроабразивного порошка по мере их износа за счет колебания порции ферроабразивного порошка во время вращения детали 1 и воздействия ультразвука, а также дополнительного динамического воздействия частиц ферроабразивного порошка на обрабатываемую поверхность в ультразвуковом поле. Источники информации 1. Старобинец И.М. Применение ультразвука в технологии нанесения полимерных порошковых покрытий. ЛДНТП, 1981. - С. 14-21. 2. Киселев М.Г., Минченя В.Т., Ибрагимов В.А. Ультразвук в поверхностной обработке материалов. - Минск Тесей, 2001. - С. 43. 3. Патент РБ на полезную модель 5191 , 2009. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4