Устройство для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки прутка или проволоки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МАГНИТНОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ПРУТКА ИЛИ ПРОВОЛОКИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Акулович Леонид Михайлович Сергеев Леонид Ефимович Агейчик Валерий Александрович Ермаков Николай Иванович Линник Александр Владимирович Ефимов Андрей Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Устройство для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки прутка или проволоки, содержащее электромагнитную систему с двумя парами полюсных наконечников, образующих две кольцевые рабочие зоны, при этом одна из пар установлена оппозитно другой паре со смещением относительно нее вдоль оси обрабатываемого прутка или проволоки на расстояние , составляющее от 0,2 до 1,0, где- наружный диаметр полюсных наконечников, а полюсные наконечники в каждой паре установлены оппозитно друг другу на одной оси вращения с эксцентриситетом противоположного знака относительно данной оси, а также электродвигатель, связанный с общим распределительным валом при помощи открытой ременной передачи, и механизм продольной подачи прутка или проволоки в кольцевые рабочие зоны, причем в каждой паре полюсные наконечники установлены отдельно друг от друга с возможностью независимого вращения и снабжены отдельными вращающими приводными механизмами от общего распределительного вала в виде открытых ременных передач, связывающих полюсные наконечники каждой из сторон устройства относительно продольной оси обрабатываемого прутка или проволоки, Фиг. 1 82642012.06.30 при этом передаточное отношение одной открытой ременной передачи с одной стороны устройства больше на 10-15 , чем передаточное отношение соответствующей открытой ременной передачи с другой стороны устройства, а суммарные передаточные отношения открытых ременных передач сторон равны между собой, отличающееся тем, что между парами полюсных наконечников снизу прутка или проволоки установлена ультразвуковая установка, включающая генератор электрического напряжения, электропровод, пьезоэлектрический преобразователь, концентратор колебаний и волновод, причем каждый выполненный из титанового сплава в виде пластины с толщиной стенки 2-3 мм волновод расположен горизонтально на одинаковом расстоянии от вертикальных плоскостей, проходящих через оси вращения пар полюсных наконечников, симметрично проходящей через ось прутка или проволоки вертикальной плоскости и касается снизу поверхности прутка или проволоки, имеет ширину, равную диаметру прутка или проволоки, и направленную вдоль оси прутка или проволоки длину, в два раза большую ширины, при этом верхняя контактирующая с прутком или проволокой поверхность волновода имеет антифрикционное покрытие.(56) 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. Патент на полезную модель РБ 5717 , 2009. Полезная модель относится к абразивной обработке длинномерных изделий и может быть использована во всех отраслях промышленности, в частности для очистки и полирования прутков и 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 прутка или проволоки,содержащее электромагнитную систему с двумя парами полюсных наконечников, образующих две кольцевые рабочие зоны, при этом одна из пар установлена оппозитно другой паре со смещением относительно нее вдоль оси обрабатываемого прутка или проволоки на расстояние , составляющее от 0,2 до 1,0, где- наружный диаметр полюсных наконечников, а полюсные наконечники в каждой паре установлены оппозитно друг другу на одной оси вращения с эксцентриситетом противоположного знака относительно данной оси, а также электродвигатель, связанный общим распределительным валом при помощи открытой ременной передачи, и механизм продольной подачи прутка или проволоки в кольцевые рабочие зоны, причем в каждой паре полюсные наконечники установлены отдельно друг от друга с возможностью независимого вращения и снабжены отдельными вращающими приводными механизмами от общего распределительного вала в виде открытых ременных передач, связывающих полюсные наконечники каждой из сторон устройства относительно продольной оси обрабатываемого прутка или проволоки,при этом передаточное отношение одной открытой ременной передачи с одной стороны устройства больше на 10-15 , чем передаточное отношение соответствующей открытой ременной передачи с другой стороны устройства, а суммарные передаточные отношения открытых ременных передач сторон равны между собой. Такое устройство не позволяет производить высокопроизводительную и качественную равномерную очистку и полирование прутка или проволоки от окисных пленок и слоев 2 82642012.06.30 окалины, так как при высокой степени охвата обрабатываемой поверхности 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, снижает производительность, а также качество очистки и полирования поверхности прутка или проволоки от окисных пленок и слоев окалины. Задача, которую решает полезная модель, заключается в повышении производительности и качества очистки и полирования прутка или проволоки от окисных пленок и слоев окалины. Поставленная задача решается с помощью устройства для ультразвуковой магнитноабразивной обработки прутка или проволоки, содержащего электромагнитную систему с двумя парами полюсных наконечников, образующих две кольцевые рабочие зоны, при этом одна из пар установлена оппозитно другой паре со смещением относительно нее вдоль оси обрабатываемого прутка или проволоки на расстояние , составляющее от 0,2 до 1,0, где- наружный диаметр полюсных наконечников, а полюсные наконечники в каждой паре установлены оппозитно друг другу на одной оси вращения с эксцентриситетом противоположного знака относительно данной оси, а также электродвигатель, связанный с общим распределительным валом при помощи открытой ременной передачи, и механизм продольной подачи прутка или проволоки в кольцевые рабочие зоны, причем в каждой паре полюсные наконечники установлены отдельно друг от друга с возможностью независимого вращения и снабжены отдельными вращающими приводными механизмами от общего распределительного вала в виде открытых ременных передач, связывающих полюсные наконечники каждой из сторон устройства относительно продольной оси обрабатываемого прутка или проволоки, при этом передаточное отношение одной открытой ременной передачи с одной стороны устройства больше на 10-15 , чем передаточное отношение соответствующей открытой ременной передачи с другой стороны устройства, а суммарные передаточные отношения открытых ременных передач сторон равны между собой, где между парами полюсных наконечников снизу прутка или проволоки установлена ультразвуковая установка, включающая генератор электрического напряжения, электропровод, пьезоэлектрический преобразователь, концентратор колебаний и волновод,причем каждый выполненный из титанового сплава в виде пластины с толщиной стенки 2-3 мм волновод расположен горизонтально на одинаковом расстоянии от вертикальных плоскостей, проходящих через оси вращения пар полюсных наконечников, симметрично проходящей через ось прутка или проволоки вертикальной плоскости и касается снизу поверхности прутка или проволоки, имеет ширину, равную диаметру прутка или проволоки,и направленную вдоль оси прутка или проволоки длину, в два раза большую ширины, при этом верхняя контактирующая с прутком или проволокой поверхность волновода имеет антифрикционное покрытие. Техническим результатом при использовании полезной модели является повышение производительности и качества очистки и полирования прутка или проволоки от окисных пленок и слоев окалины вследствие воздействия ультразвукового поля. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для магнитно-абразивной обработки прутка или проволоки на фиг. 2 - то же, вид сбоку на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2 на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 2. Устройство для ультразвуковой магнитно-абразивной обработки прутка или проволоки содержит электромагнитную систему, включающую в себя магнитопровод 1, установленный, например, на станине станка (на фиг. не показана), с двумя нижней 2 и верхней 3 парами полюсных наконечников 4 и 5, образующих две кольцевые рабочие зоны 9, при этом одна из пар установлена оппозитно другой паре со смещением относительно нее 3 82642012.06.30 вдоль оси обрабатываемого прутка или проволоки 11 на расстояние , составляющее от 0,2 до 1,0, где- наружный диаметр полюсных наконечников. Винтами 10 полюсные наконечники 4 и 5 крепятся к валам 8 таким образом, что они установлены с зазором ,имеют общую ось вращения О-О и смещены относительно нее на величину эксцентриситетапротивоположного знака. Валы 8 опираются на подшипники 7, установленные в магнитопроводе 1. Пары полюсных наконечников 2 и 3 снабжены вращающим приводным механизмом, обеспечивающим передачу крутящего момента от электродвигателя 12 с помощью открытой ременной передачи 13 на общий распределительный вал 14 и далее с помощью открытых ременных передач левой 15 и правой 16 сторон относительно продольной оси обрабатываемой детали, считая по направлению ее движения, к валам с нижними полюсными наконечниками 4. При этом передаточное отношение открытой ременной передачи левой стороны 15 на 10-15 больше, чем у открытой ременной передачи правой стороны 16. Нижние 4 и верхние 5 полюсные наконечники каждой стороны связаны между собой открытыми ременными передачами 17 и 18, причем суммарные передаточные отношения открытых ременных передач сторон равны между собой, т.е. передаточное отношение открытой ременной передачи 17 на 10-15 меньше, чем у открытой ременной передачи правой стороны 18. Устройство снабжено механизмом продольной подачи прутка или проволоки 11 в рабочую зону, включающим опорные 19 и приводные 20 ролики и вариатор (на фиг. не показан). Пространство между торцовыми поверхностями 21 полюсных наконечников 4 и 5 заполнено ферромагнитным абразивным порошком 22. Между парами полюсных наконечников 2 и 3 снизу прутка или проволоки 11 установлена ультразвуковая установка, включающая генератор электрического напряжения 23,электропровод 24, пьезоэлектрический преобразователь 25, концентратор колебаний 26 и волновод 27. Каждый выполненный из титанового сплава в виде пластины с толщиной стенки 2-3 мм волновод 27 расположен горизонтально на одинаковом расстоянии от вертикальных плоскостей, проходящих через оси вращения пар полюсных наконечников 2 и 3, симметрично проходящей через ось прутка или проволоки вертикальной плоскости и касается снизу поверхности прутка или проволоки 11, имеет ширину, равную диаметру прутка или проволоки, и направленную вдоль оси прутка или проволоки 11 длину, в два раза большую ширины, при этом верхняя контактирующая с прутком или проволокой 11 поверхность волновода 27 имеет антифрикционное покрытие, например, из фторопласта ФТ-4. Устройство работает следующим образом. В электромагнитные катушки 6 подается электрический ток, образуется магнитное поле катушек 6 и осуществляется намагничивание полюсных наконечников 4 и 5. Ферромагнитный абразивный порошок 22 под воздействием магнитного поля уплотняется в зазорахмежду полюсными наконечниками 4 и 5 и образует две кольцевые рабочие зоны 9. Полюсные наконечники 4 и 5 через валы 8 и ременные передачи 13, 15-18 получают движение вращения. Обрабатываемая деталь в виде прутка или проволоки от вращающихся роликов 20 получает поступательное движение подачи по стрелкеи перемещается между парами 2 и 3 полюсных наконечников 4 и 5 таким образом, что ее ось симметрии является касательной к наружным поверхностям кольцевых зон 9, заполненных порошком 22. При установке наконечников 4 и 5 в паре 2 и 3 на одной оси вращения О-О каждая пара 2 и 3 обрабатывает свою половину поверхности прутка или проволоки 11. На границах этих обработанных половин съем металла меньше, чем на других участках поверхности. Для гарантированной обработки всей поверхности и повышения равномерности съема металла полюсные наконечники 4 и 5 в каждой паре 2 и 3 смещены от оси вращения О-О в противоположные стороны, то есть устанавливаются с эксцентриситетом е противоположного знака. В этом случае при вращении пары 2 и 3 полюсных наконечников 4 и 5 с радиальным биением в противофазе порошковые частицы 22 как бы совершают колебательное движение по окружности обрабатываемой поверхности. В результате каждая пара 4 82642012.06.30 2 и 3 наконечников 4 и 5 обрабатывает не половину, а большую часть поверхности прутка или проволоки 11, а обработанные каждой парой 2 и 3 участки поверхности частично перекрывают друг друга. Так как передаточное отношение открытой ременной передачи к валам с основными полюсными наконечниками 5 у левой стороны 15 на 10-15 больше,чем у аналогичной открытой ременной передачи правой стороны 16, а основные 4 и дополнительные 5 полюсные наконечники каждой стороны связаны между собой открытыми ременными передачами 17 и 18, причем суммарные передаточные отношения открытых ременных передач сторон равны между собой, т.е. передаточное отношение открытой ременной передачи 17 на 10-15 меньше, чем у открытой ременной передачи правой стороны 18, то полюсные наконечники каждой пары 2 и 3 вращаются относительно друг друга, в результате чего гарантируется высокая степень осцилляции, обеспечивающей обновление и переориентацию ферроабразивного порошка, постоянное изменение углов резания и замену режущих кромок частиц ферроабразивного порошка по мере их износа. Это обеспечивает повышение производительности и качества очистки и полирования прутка и проволоки от окисных пленок и слоев окалины по сравнению с известными устройствами. Механизм продольной подачи прутка или проволоки в рабочую зону, включающий опорные 19 и приводные 20 ролики, за счет изменения передаточного числа вариатора по степени загрязнения устанавливается в такой скоростной режим работы, при котором обеспечивается качественная очистка всей поверхности прутка или проволоки за один проход. Одновременно осуществляется с помощью ультразвуковой установоки через волноводы 27 воздействие снизу на поверхность прутка или проволоки 11 ультразвуковых полей,которые разрушают загрязненную поверхность и окисную пленку на этих поверхностях,активизируют осциллирующее движение частиц ферроабразивного порошка. Это обеспечивает повышение производительности и качества очистки и полирования прутка или проволоки от окисных пленок и слоев окалины 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 пар полюсных наконечников 2, 3 и воздействия ультразвука, а также дополнительного динамического воздействия частиц ферроабразивного порошка на обрабатываемую поверхность прутка или проволоки 11 в ультразвуковом поле. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6