Лекции по физико-химическому процессу обработки

Лекция №13

1. Характеристика ультразвуковых станков.
2. Схемы компоновок ультразвуковых станков.

  3. Системы  подач акустических головок с  рабочим инструментом . 

   1.  Характеристика ультразвуковых  станков.

    Современные ультразвуковые станки для размерной обработки твердых и хрупких материалов по выходной мощности делят на стационарные и переносные. В свою очередь, они могут быть универсальными и специальными. Универсальные станки обычно однопозиционные, а специальные могут быть многопозиционными. Кроме того, ультразвуковые станки различаются по мощности (кВт): малой (0,03—0,2), средней (0,25—1,6), большой (до 4).                               

    Стационарный  универсальный ультразвуковой станок (рис.1) состоит из следующих основных узлов: акустической головки 2, механизма подачи головки 1, инструмента 3, стола со сменными ванными 4, системы подвода и отвода абразивной суспензии 5, устройства для фиксирования углубления инструмента, станины и фундаментной плиты. Питается станок от ультразвукового генератора.

    Наибольшее  применение получили стационарные станки с вертикальным расположением оси акустической головки. Она состоит из трех основных частей: преобразователя, концентратора и рабочего инструмента. Преобразователь является наиболее сложной частью акустической головки. Правильный расчет узлов акустической головки определяет в большой степени точность и производительность станка. 

    2.  Схемы компоновок  ультразвуковых станков.

    Ультразвуковые  станки могут иметь и горизонтальное расположение оси акустической головки. Такой тип станка разработан в  ФРГ фирмой «Лафельд» (Lafeld); акустическая головка имеет возможность поворачиваться относительно оси, и инструмент устанавливается относительно заготовки в нужном положении. Станок приспособлен для работы в полуавтоматическом режиме.

Рис. 15.1 Основные узлы универсального ультразвукового  станка 

Системы подач акустических головок с рабочим  инструментом .

       Геометрическая  точность, величина переноса оси концентратора  и инструмента под действием максимального значения силы подачи определяются системой подачи акустической головки.

     В ультразвуковых станках малой мощности акустическая головка 1,смонтированная на каретке перемещается вертикально на шарик 2 в призматических направляющих 3 (рис.2). 

Рис.2. Схема подачи акустической головки в ультразвуковых станках малой мощности (до 0,2 кВт)

      Каретка с акустической головкой для обеспечения  плавной работы перемещается вниз с постоянной скоростью с помощью противовеса (ультразвуковой станок П-3371). Различные статические нагрузки между инструментом и деталью создаются с помощью смежных грузов. В станке предусмотрено автоматическое его выключение при достижении заданной глубины обработки и быстрый подъем головки в верхнее положение.

       Для устранения скалывания хрупкого обрабатываемого материала на выходе инструмента последние 0,5мм детали обрабатываются при меньшей нагрузке, для чего специальный упор на корпусе станка автоматически снимает сменные грузы.

       В ультразвуковых станках средней  мощности часто используются системы подачи акустической головки с соленоидом или заторможенным асинхронным двигателем.

       В системе подачи с соленоидом наиболее легко программируется (или регулируется) усилие прижима инструмента к  обрабатываемой детали (рис.3).

         Рис.3. Система подачи акустической головки с соленоидом

       1. Акустическая головка;

       2. Концентратор с инструментом;

       3. Соленоид;

       4. Якорь соленоида;

       5. Потенциометр.

       Система подачи с соленоидом характеризуется  определенным непостоянством усилия прижима инструмента к обрабатываемой детали, особенно, при значительных перемещениях инструмента.

       Этот  недостаток устраняется в системе  подачи с заторможенным двигателем. Механическая подача каретки и регулирование силы подачи осуществляются с помощью асинхронного двигателя, например, САМ-400 в станке 4770, работающего в моментном режиме (рис.4). 
 
 
 

       Рис. 4 Система подачи с заторможенным асинхронным двигателем

                             1-акустическая головка;2-реечная передача;

                             3-асинхронный двигатель;4-потенциометр.

    Для облегчения работы электродвигателя подвижная  часть системы уравновешена противовесом. Крутящий момент асинхронного двигателя зависит от величины поданного напряжения, которое регулируется потенциометром. Двигатель обеспечивает как быстрые установочные перемещения, так и соответствующую величину силы подачи .

    Для периодического подъема и опускания инструмента применено реле времени, а плавность подхода инструмента к обрабатываемой детали обеспечивается гидравлическим демифером. Система подачи акустической головки с инструментом на ультразвуковом станке 4Д772Э приведены на рис.5.

         Для установки заданного усилия  прижима инструмента к обрабатываемой детали полумуфты необходимо вывести из зацепления и включить электродвигатель механизма подач; при этом гайка 15 перемещается по винту 17,изменяя величину деформации пружин . При изменении величины  деформации пружин меняется усилие прижима инструмента к обрабатываемой детали. Одновременно при перемещении гайки вращается ручка потенциометра, который включен в цепь прибора, указывающего величину усилия прижима. Заданное усилие прижима поддерживается специальным устройством, расположенным на передней стенке ползуна и состоящим из рычага, закрепленном на гайке 15 и микропереключателя. 

       Рис.5. Кинематическая схема ультразвукового станка 4Д772Э. 

       Скорость  рабочей подачи задается изменением скорости вращения двигателя подач  и включением и выключением его  с помощью реле времени.

       В случае, если заданная скорость подачи инструмента превышает скорость обработки, то инструмент упирается в деталь, торец гайки 16 отходит от плоскости ползуна и через рычаг отключает микропереключатель. На пульте загорается лампочка “Рассогласование скорости “,и скорость подачи уменьшается.