Устройство для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки проволоки фиксированного диаметра

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОВОЛОКИ ФИКСИРОВАННОГО ДИАМЕТРА(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 проволоки фиксированного диаметра , содержащее первую и вторую пары кинематически связанных друг с другом посредством одинарной шарнирной муфты намагничиваемых полюсных наконечников с рабочими торцевыми плоскими поверхностями заданного наружного диаметра ,соединенные с вращающим приводным механизмом и связанные друг с другом ременной передачей, две ультразвуковые установки, каждая из которых соответствует одной из указанных пар наконечников и содержит генератор электрического напряжения, пьезоэлектрический преобразователь, концентратор колебаний и плоский волновод из титанового 17625 1 2013.10.30 сплава, выполненный в виде прямоугольной пластины толщиной от 2 до 3 мм, а также механизм продольной подачи обрабатываемой проволоки в две кольцевые рабочие зоны устройства с магнитным абразивным порошком, каждая из которых образована соответствующей парой полюсных наконечников, обращенных друг к другу указанными рабочими поверхностями, которые ориентированы под взаимным углом от 10 до 15 и образуют при вращении постоянный минимальный зазор шириной , лежащей в интервале от 2 до 3 мм, для охвата обрабатываемой проволоки, причем первая и вторая указанные пары смещены относительно друг друга на величинувдоль оси, совпадающей при работе устройства с продольной горизонтальной осью симметрии проволоки, и установлены по разные стороны от нее для возможности обработки соответственно верхней и нижней половин проволоки, рабочие поверхности полюсных наконечников в каждой паре расположены симметрично относительно содержащей указанную ось вертикальной плоскости, а каждая из указанных пластин установлена напротив своей пары полюсных наконечников для обеспечения возможности размещения между ней и этой парой обрабатываемой проволоки, располагаемой на расстоянии от 1 до 2 мм от пластины, при этом плоские поверхности пластин перпендикулярны указанной выше вертикальной плоскости, длина больших сторон пластин лежит в диапазоне от 2 до 3, а длина малых сторон пластин,симметричных относительно плоскости симметрии соответствующей пары полюсных наконечников, перпендикулярной указанной оси, лежит в интервале от 1,2 до 1,3. Изобретение относится к абразивной обработке длинномерных изделий и может быть использовано во всех отраслях промышленности, в частности для очистки и полирования проволоки от окисных пленок и слоев окалины. 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 проволоки, содержащее электромагнитную систему с двумя парами полюсных наконечников, снабженных вращающим приводным механизмом, связанных между собой ременной передачей и образующих две кольцевые рабочие зоны, при этом одна из пар установлена оппозитно другой паре со смещением относительно нее вдоль продольной оси обрабатываемого прутка на расстояние(0,2 - 1,0), где- диаметр полюсных наконечников, а полюсные наконечники в каждой паре кинематически связаны друг с другом и установлены оппозитно друг другу с возможностью вращения, а также механизм продольной подачи проволоки в рабочие зоны, где торцевые рабочие плоскости в каждой паре полюсных наконечников образуют друг с другом угол 10-15, расположены симметрично относительно проходящей через ось проволоки вертикальной плоскости симметрии и с возможностью охвата проволоки в области наименьшего зазора между ними, охватывают проволоку, при этом полюсные наконечники в каждой паре кинематически связаны друг с другом с помощью одинарной шарнирной муфты. Такое устройство не позволяет производить высокопроизводительную и качественную равномерную очистку и полирование средних и малых размеров проволоки от окисных пленок и слоев окалины, так как при высокой степени охвата поверхности проволоки 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 производительность, а также качество очистки и полирования поверхности проволоки от окисных пленок и слоев окалины. 2 17625 1 2013.10.30 Задача, которую решает изобретение, заключается в повышении производительности и качества очистки и полирования проволоки от окисных пленок и слоев окалины. Поставленная задача решается с помощью устройства для ультразвуковой магнитноабразивной обработки проволоки фиксированного диаметра , содержащего первую и вторую пары кинематически связанных друг с другом посредством одинарной шарнирной муфты намагничиваемых полюсных наконечников с рабочими торцевыми плоскими поверхностями заданного наружного диаметра , соединенные с вращающим приводным механизмом и связанные друг с другом ременной передачей, две ультразвуковые установки, каждая из которых соответствует одной из указанных пар наконечников и содержит генератор электрического напряжения, пьезоэлектрический преобразователь, концентратор колебаний и плоский волновод из титанового сплава, выполненный в виде прямоугольной пластины толщиной от 2 до 3 мм, а также механизм продольной подачи обрабатываемой проволоки в две кольцевые рабочие зоны устройства с магнитным абразивным порошком, каждая из которых образована соответствующей парой полюсных наконечников, обращенных друг к другу указанными рабочими поверхностями, которые ориентированы под взаимным углом от 10 до 15 и образуют при вращении постоянный минимальный зазор шириной , лежащей в интервале от 2 до 3 мм, для охвата обрабатываемой проволоки, причем первая и вторая указанные пары смещены относительно друг друга на величинувдоль оси, совпадающей при работе устройства с продольной горизонтальной осью симметрии проволоки, и установлены по разные стороны от нее для возможности обработки соответственно верхней и нижней половин проволоки, рабочие поверхности полюсных наконечников в каждой паре расположены симметрично относительно содержащей указанную ось вертикальной плоскости, а каждая из указанных пластин установлена напротив своей пары полюсных наконечников для обеспечения возможности размещения между ней и этой парой обрабатываемой проволоки, располагаемой на расстоянии от 1 до 2 мм от пластины, при этом плоские поверхности пластин перпендикулярны указанной выше вертикальной плоскости, длина больших сторон пластин лежит в диапазоне от 2 до 3, а длина малых сторон пластин, симметричных относительно плоскости симметрии соответствующей пары полюсных наконечников,перпендикулярной указанной оси, лежит в интервале от 1,2 до 1,3. Техническим результатом при использовании изобретения является повышение производительности и качества очистки и полирования проволоки от окисных пленок и слоев окалины 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 расположения торцевых рабочих плоскостей пар полюсных наконечников под уголом от 10 до 15 друг к другу симметрично относительно проходящей через ось проволоки вертикальной плоскости симметрии и охвата проволоки их узким местом, а также воздействия ультразвукового поля. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для магнитно-абразивной обработки проволоки фиксированного диаметра, вид сбоку на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Устройство для магнитно-абразивной обработки проволоки 12 фиксированного диаметрасодержит электромагнитную систему, включающую в себя магнитопровод 1, установленный, например, на станине станка (на фигурах не показан), и верхнюю 2 и нижнюю 3 пары полюсных наконечников. На магнитопроводе 1 закреплены магнитные катушки 4, соединенные с источником постоянного тока (на фигурах не показан). В магнитопроводе 1 установлены подшипники 5, на которые опираются валы 6. В каждой паре 2 и 3 полюсные наконечники 7 установлены на валах 6 с возможностью вращения оппозитно друг другу и образуют кольцевую рабочую зону 8. При этом полюсные наконечники 7 в каждой паре 2 и 3 кинематически связаны друг с другом с помощью одинарной шарнирной муфты 9 4, с помощью которых и фиксирующих муфту на валах 6 винтах 10 полюс 3 17625 1 2013.10.30 ные наконечники 7 крепятся к валам 6 таким образом, что торцевые рабочие плоскости 11 пар полюсных наконечников 7 образуют друг с другом угол от 10 до 15 и расположены симметрично относительно проходящей через ось симметрии - проволоки 12 вертикальной плоскости симметрии и узким местом, в области наименьшего зазора между нимиохватывают проволоку 12, причем валы 6 пересекаются друг с другом под углом от 75 до 80. Пары полюсных наконечников 2 и 3 установлены оппозитно друг другу относительно обрабатываемой проволоки 12 со смещением относительно ее продольной оси на расстояние , где- диаметр полюсных наконечников. Пары полюсных наконечников 2 и 3 снабжены вращающим приводным механизмом, обеспечивающим передачу крутящего момента от электродвигателя (на фигурах не показаны), и связаны между собой с помощью равновеликих шкивов 13 клиноременной передачей 14 с передаточным отношением,равным единице, а механизм продольной подачи проволоки в рабочую зону, включающий опорные 15 и приводные 16 ролики снабжен вариатором (на фигурах не показан). Пространство между торцевыми поверхностями 11 полюсных наконечников 7 заполнено ферромагнитным абразивным порошком 17. Напротив каждой пары полюсных наконечников 2 и 3 с противоположной обрабатываемой ею поверхности проволоки 12 стороны установлена ультразвуковая установка, включающая генератор электрического напряжения 18, пьезоэлектрический преобразователь 19, концентратор колебаний 20 и волновод 21. Каждый выполненный из титанового сплава в виде пластины толщиной от 2 до 3 мм волновод 21 расположен своею выполненной в виде прямоугольника плоской поверхностью горизонтально с зазором от 1 до 2 мм от поверхности проволоки 12 перпендикулярно проходящей через ось проволоки вертикальной плоскости симметрии пар 2 и 3 полюсных наконечников и симметрично своими меньшими сторонами перпендикулярной оси проволоки 12 плоскости симметрии каждой пары 2 и 3 полюсных наконечников. Меньшая сторона плоской поверхности каждого волновода а лежит в интервале от 1,2 до 1,3, а длина расположенных параллельно оси находящейся в рабочей зоне проволоки больших сторон в пластин каждого волновода лежит в диапазоне от 2 до 3, причем постоянный минимальный зазор между полюсными наконечниками 7 ширинылежит в интервале от 2 до 3 мм. Устройство работает следующим образом. В электромагнитные катушки 4 подается электрический ток, образуется электрическое поле катушек 4 и осуществляется намагничивание пар полюсных наконечников 2 и 3. Ферромагнитный абразивный порошок 17 под воздействием магнитного поля уплотняется в зазорахмежду полюсными наконечниками 7 и образует две кольцевые рабочие зоны 8. Полюсные наконечники 7 через валы 6, шкивы 13 клиноременной передачи 14, одинарную шарнирную муфту 9 получают движение вращения. Обрабатываемая проволока 12 от вращающихся роликов 16 получает поступательное движение подачи по стрелкеи перемещается между парами 2 и 3 полюсных наконечников таким образом, что ее ось симметрии - является касательной к наружным поверхностям кольцевых зон 8, заполненных порошком 17. Каждая пара полюсных наконечников 2 и 3 обрабатывает по большей части свою половину поверхности проволоки 12. Так как торцевые рабочие плоскости 11 пар полюсных наконечников 7 образуют друг с другом угол от 10 до 15 и расположены симметрично относительно проходящей через ось симметрии - проволоки 12 вертикальной плоскости симметрии и узким местом, в области наименьшего зазора между нимиохватывают проволоку 12, то обеспечивается обновление и переориентация ферроабразивного порошка. Одновременно осуществляется с помощью ультразвуковых установок воздействие на рабочие зоны с ферроабразивным порошком и обрабатываемые поверхности проволоки 12 ультразвуковых полей, которые разрушает загрязненную поверхность и окисную пленку на поверхности проволоки, активизирует осциллирующее движение частиц ферроабразивного порошка. Это обеспечивает повышение производительности и качества очистки и полирования проволоки 12 от окисных пленок и слоев окалины вследствие высокой степени осцилляции, постоянного изменения углов резания и замены 4 17625 1 2013.10.30 режущих кромок частиц ферроабразивного порошка по мере их износа за счет колебания порции ферроабразивного порошка во время вращения пар полюсных наконечников 2, 3 и воздействия ультразвука, а также дополнительного динамического воздействия частиц ферроабразивного порошка на обрабатываемую поверхность проволоки 12 в ультразвуковом поле. Механизм продольной подачи проволоки 12 в рабочую зону, включающий опорные 15 и приводные 16 ролики, за счет изменения передаточного числа вариатора по степени загрязнения устанавливается в такой скоростной режим работы, при котором обеспечивается качественная очистка всей поверхности проволоки 12 за один проход. 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. 343. 3.2317868 1, 2008. 4. Андриенко А.А., Байков Б.А., Ганулич И.К. и др. Детали машин. - М. Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2002. - С. 512-514. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5