Устройство для релаксации технологических остаточных напряжений

Авторы патента:

B23P25 - Вспомогательная обработка заготовок до станочных операций или в процессе их выполнения, облегчающая работу инструмента или достижение желаемого состояния обрабатываемого изделия, например снятие внутренних напряжений

Владельцы патента RU 2467860:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Устройство предназначено для релаксации технологических остаточных напряжений, возникающих при лезвийной обработке материалов, посредством поверхностного пластического деформирования с использованием энергии ультразвуковых колебаний и содержит акустическую систему, кожух, гайку, вставку из звукопоглощающего материала и звукоизоляционную прокладку. Для расширения технологических возможностей оно имеет разъем для присоединения вручную кабеля от ультразвукового генератора и выполнено с возможностью базирования в корпусе инструментальной оправки для станка с ЧПУ и с функцией автоматической смены инструмента и присоединения к шпинделю упомянутого станка. При этом акустическая система состоит из двух пьезокерамических колец, установленных на торце волновода и жестко закрепленных в металлическом стакане, который закрыт снаружи другим стаканом. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при выполнении технологических операций с использованием энергии ультразвукового поля.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков устройством того же назначения является выбранное в качестве прототипа устройство для ультразвуковой релаксации технологических остаточных напряжений (см. патент РФ №2282525, опубл. 27.08.2006 г.), содержащее акустическую систему, систему упругоинерционных элементов, подвижную втулку, накидную гайку и съемный прилив, расположенный на наружной стороне корпуса для крепления устройства к станку при работе в стационарном режиме.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится то, что в этом устройстве отсутствует возможность его использования на станках с ЧПУ и функцией автоматической смены инструмента, что является причиной значительного увеличения времени на подготовку операции релаксации и ее технологическую ограниченность вследствие использования в узком диапазоне по классам обрабатываемых деталей.

Сущность изобретения заключается в следующем. Заявляемое изобретение направлено на решение задачи эффективной релаксации технологических остаточных напряжений с использованием энергии ультразвукового поля.

Технический результат - снятие технологических остаточных напряжений в поверхностном слое заготовок, возникающих при лезвийной обработке материалов, вследствие использования энергии ультразвуковых колебаний, а также расширение технологических возможностей метода и значительное сокращение времени подготовки операции ультразвуковой релаксации за счет использования устройства в станках с ЧПУ и функцией автоматической смены инструмента.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено: на фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - продольный разрез.

Посредством конусной части 1 инструментальной оправки устройство базируется в шпинделе станка. Устройство содержит акустическую систему, состоящую из двух пьезокерамических колец 2, установленных на торце волновода 3 при помощи шпильки 4 и гайки 5, жестко закрепленную в металлическом стакане 6, покрытом снаружи стаканом 7 при помощи съемного кожуха 8 со вставленной в него гайкой 9, а в кожухе находится вставка 10 из звукопоглощающего материала, причем между стаканом 7 и съемным кожухом 8 установлена звукоизоляционная прокладка 11. Для исключения поворота волновода 3 вокруг своей оси в нем выфрезерован паз и через отверстие в стакане 7 вставлен штифт. Ультразвуковой инструмент зажимается в стакане 7 двумя винтами 12 с рифлеными шайбами 13 для исключения их самопроизвольного отвинчивания, причем усилие сжатия приходится на стальное кольцо 14, которое вставлено в проточку стакана 7.

Работа устройства осуществляется следующим образом. По заданной управляющей программе происходит автоматическая смена текущего инструмента станка на заявленное устройство, которое предварительно было установлено в инструментальный магазин станка. К разъему 15 устройства вручную присоединяется кабель от ультразвукового генератора, включенного в сеть 220 В/50 Вт, что позволяет передать напряжение на пьезокерамические кольца 2 и вызвать на торце волновода 3 колебания ультразвуковой частоты. Далее необходимые поверхности заготовки подвергаются ультразвуковой релаксации при помощи управляющей программы, занесенной в память системы ЧПУ станка.

Устройство для релаксации технологических остаточных напряжений в поверхностном слое заготовок, возникающих при лезвийной обработке материалов, посредством поверхностного пластического деформирования с использованием энергии ультразвуковых колебаний, содержащее акустическую систему, кожух, гайку, вставку из звукопоглощающего материала и звукоизоляционную прокладку, отличающееся тем, что оно выполнено с разъемом для присоединения вручную кабеля от ультразвукового генератора и возможностью базирования в корпусе инструментальной оправки для станка с ЧПУ и с функцией автоматической смены инструмента и присоединения к шпинделю упомянутого станка, при этом акустическая система состоит из двух пьезокерамических колец, установленных на торце волновода и жестко закрепленных в металлическом стакане, который закрыт снаружи другим стаканом.

Изобретение относится к металлообработке и к дорнованию отверстий малого диаметра. .

Устройство для вибрационной обработки металлических изделий // 2434729

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для виброобработки конструкций и изделий. .

Способ виброобработки маложестких деталей для снижения в них остаточных напряжений // 2424101

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к виброобработке маложестких деталей для снижения в них остаточных напряжений. .

Устройство для вибрационной обработки // 2355546

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к вибрационной обработке. .

Устройство для вибростабилизации // 2244755

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологическим процессам стабилизирующей виброобработки осесимметричных деталей, например валов, после термических операций и механической обработки, а более конкретно к устройствам для осуществления процесса вибростабилизации.

Устройство для снятия механических напряжений в сварных соединениях несущих конструкций машин и повышения их прочности // 2128568

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам обработки сварных соединений для улучшения их механических параметров. .

Устройство для снятия механических напряжений в сварных соединениях несущих конструкций машин и повышения их прочности // 2128567

Способ снятия внутренних напряжений при механической обработке литых деталей // 2118927

Изобретение относится к способам снятия внутренних напряжений с целью повышения точности механической обработки отливок, а именно блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Способ виброобработки конструкции для изменения напряженно- деформированного и структурного состояния ее материала // 2037387

Способ обработки изделий перед шлифованием алмазными кругами // 1743807

Способ релаксации остаточных напряжений // 2478031

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению, а именно к технологическим операциям релаксации остаточных напряжений в деталях, имеющих внутренний и внешний диаметры

Способ сборки деталей с натягом // 2501636

Изобретение относится к сборке деталей с натягом. Создают сегментные закаленные участки на поверхности отверстия охватывающей детали с помощью фасонного контактно-разогревающего инструмента. Устанавливают втулку в охватывающую деталь с технологическим натягом. Осуществляют деформирование втулки путем электроконтактного нагрева и дорнования ее внутренней поверхности дуплексным инструментом в виде контактно-разогревающего инструмента и расположенного за ним деформирующе-калибрующего инструмента, установленного с натягом, равным 0,8 мм. В результате увеличивается радиальная сдвигоустойчивость полученного соединения деталей. 3 ил.

Способ сборки деталей с натягом // 2508974

Изобретение относится к сборке деталей с натягом. Создают сегментные закаленные участки на средней части поверхности отверстия охватывающей детали с помощью фасонного контактно-разогревающего инструмента. Осуществляют установку втулки в охватывающую деталь с технологическим натягом. Производят деформирование втулки путем электроконтактного нагрева и дорнования ее внутренней поверхности дуплексным инструментом в виде контактно-разогревающего инструмента и расположенного за ним деформирующе-калибрующего инструмента, установленного с натягом, равным 0,8 мм. В результате повышается осевая и радиальная сдвигоустойчивость полученного соединения деталей. 3 ил.

Способ обработки заготовок из полимерных материалов // 2533718

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из полимерных материалов. Согласно способу производят обработку заготовок из полимерных материалов химическим реагентом. Заготовке и режущему инструменту сообщают относительное движение формообразования, подачу осуществляют дискретно и производят механическую обработку заготовок режущим инструментом. Для получения заготовки в качестве химического реагента используют коллоидный раствор нанодисперсного порошка нитрида бора с размером частиц от 25 нм до 80 нм в пластификаторе, который смешивают с резиновой смесью на основе бутадиен-нитрильного каучука с последующим формованием и вулканизацией. Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение производительности механической обработки заготовок из полимерных материалов.

Способ изготовления зубчатого колеса // 2610642

Способ включает изготовление из стали диска с технологическим припуском по наружному диаметру, его нагрев и пластическое деформирование участка диска в виде кольца, предназначенного для нарезания зубьев, образующих венец зубчатого колеса, методом обкатки посредством перемещения друг относительно друга с взаимным прижатием валка и заготовки как минимум с одного торца. В процессе обкатки осуществляют нагрев обкатываемого участка, при этом валок перемещают в плоскости, параллельной плоскости торца заготовки, с центром его вращения относительно заготовки, совпадающим с центром заготовки, ширину прокатываемого участка в радиальном направлении относительно заготовки выбирают равной сумме высоты зубчатого венца, ширины наружного технологического припуска и ширины припуска на прокатку от окружности оснований зубчатого венца в сторону центра заготовки. Достигается повышение механических характеристик зубчатого колеса за счет повышения механических свойств заготовки для его изготовления. 1 ил.

Способ стабилизации размеров длинномерных деталей // 2611616

Изобретение относится к правке упругопластическим изгибом длинномерных деталей. Осуществляют предварительное упругое деформирование детали. Осуществляют правку детали с одновременным поверхностным пластическим деформированием рабочим инструментом, перемещающимся вдоль образующей вращающейся вокруг своей центральной оси детали и обеспечивающим воздействие на поверхность детали с двух противоположных сторон с равными силами. Причем силы приложены на расстоянии: , где σt - предел текучести материала детали, МПа, W - момент сопротивления детали, мм3, Р - сила прижима рабочего инструмента к детали, Н. В результате устраняются остаточные напряжения в детали и обеспечивается упрочнение поверхностного слоя детали. 1 ил., 1 пр.

Способ стабилизации геометрических параметров деталей // 2617073

Изобретение относится к ультразвуковой обработке круглой пластины. Закрепляют пластину на опоре по ее краю, устанавливают источник ультразвуковых колебаний на пластине и осуществляют ее деформирование. При этом источник ультразвуковых колебаний устанавливают в центре поверхности пластины и сообщают ему ультразвуковые колебания и статическое усилие. Деформирование пластины осуществляют на величину δ, равную где R и r - соответственно наружный и внутренний радиусы пластины, мм; t - толщина пластины, мм; Е - модуль упругости материала пластины, МПа; μ - коэффициент Пуассона материала пластины; [σt] - предел текучести материала пластины, МПа. В результате исключаются искажения геометрической формы пластины и повышается качество обработки. 2 ил.

Способ повышения изгибной жесткости стержневых изделий // 2630128

Изобретение относится к изменению изгибной жесткости цилиндрических стержневых изделий. Осуществляют формирование остаточных напряжений при осесимметричном пластическом деформировании изделия с помощью деформирующего инструмента с конической рабочей частью. Остаточные напряжения формируют при относительном обжатии величиной 1,0%. Формируют остаточные напряжения сжатия в периферийных слоях изделия до глубины 0,3R, где R – радиус изделия и остаточные напряжения растяжения в центральной области изделия путем создания растягивающего усилия, превышающего по величине осевое усилие сжатия. В результате: повышается жесткость изделий. 3 ил.