Изобретение относится к области машиностроения, и может быть использовано, в частности, в металлообработке, приборостроении, станкостроении и инструментальной промышленности для повышения эксплуатационных характеристик изделий, изготовленных из инструментальных, конструкционных сталей и т.д., работающих на предельных механических нагрузках, при изготовлении машин и инструмента.

Низкое качество режущего, штампового инструмента, деталей является существенной проблемой, связанной с металлообработкой.

Одним из путей решения данной проблемы является термическая обработка стальных деталей, которую проводят в тех случаях, когда необходимо либо повысить прочность, твердость, износоустойчивость или упругость детали или инструмента, либо наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся механической обработке.

В зависимости от температур нагрева и способа последующего охлаждения различают следующие виды термической обработки: закалка, отпуск и отжиг. Закалка придает стальной детали большую твердость и износоустойчивость. Для этого деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают некоторое время, чтобы весь объем материала прогрелся, а затем быстро охлаждают. Отпуск закаленных деталей уменьшает их хрупкость, повышает вязкость и снимает внутренние напряжения. Термообработку (закалку и отпуск) деталей простой формы (валики, оси, зубила, кернеры) часто делают за один раз. Нагретую до высокой температуры деталь опускают на некоторое время в охлаждающую жидкость, затем вынимают. Отпуск происходит за счет тепла, сохранившегося внутри детали.

Кроме указанного, существуют другие методы и соответствующее оборудование для обработки металлов с целью их упрочения и увеличения износостойкости. Это, например, химико-термическое, лазерное и плазменное упрочение, воздействие ультразвука и магнитного поля.

Принципиально новой технологией увеличения эксплуатационных свойств режущего инструмента и деталей является технология и оборудование термоакустической обработки, главное отличие которого от уже имеющихся методов заключается в том, что упрочение в результате термоакустической вибрационной обработки происходит по всей глубине металла, а значит, обработанный инструмент подлежит повторному использованию (заточке), сохраняя все заданные свойства и принося, таким образом, дополнительный экономический эффект. Кроме того, технология и оборудование являются простыми, экологически чистыми и безопасными. При термоакустической обработке происходят структурные превращения в металлах, изменение их физико-химических свойств, упрочение металлов и сплавов без изменения формы и размеров деталей, а также сокращение времени, необходимого для достижения заданного упрочения, уменьшение расходуемой энергии.

Термоакустическую обработку инструментальной стали проводят при проведении ее отпуска. В акустическом поле ускоряется развитие структурных и фазовых превращений, сокращается длительность цикла обработки инструмента. За счет этого повышается твердость, прочность, износостойкость, ударная вязкость материала инструмента. При этом акустическое воздействие регулируют в широком диапазоне частот и мощности звука.

Известно устройство для обработки деталей, содержащее рабочую резонансную камеру, установленную на одной из ее стенок в верхней части дополнительную камеру, выполненную с возможностью подключения ее полости к источнику сжатого воздуха и соединенную с полостью рабочей камеры посредством щелевого сопла, на уровне щелевого сопла установлена пластина для создания в рабочей камере акустических колебаний, установленная с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно щелевого сопла для регулировки частоты ее колебаний (RU 31580 Ul, 20.08.2003).

Недостатком данного устройства является недостаточно эффективное увеличение эксплуатационных свойств обработанных деталей, низкая производительность, обусловленные тем, что на обрабатываемые детали воздействует сжатый воздух, поступающий в камеру обработки, и колебания стенок рабочей камеры ограничены установленной между ними вплотную к ним пластиной, создающей в рабочей камере акустические колебания.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение износостойкости обрабатываемых деталей и инструментов и производительности процесса обработки.

Этот технический результат достигается за счет того, что в устройстве для обработки деталей, содержащем рабочую резонансную камеру, установленную на одной из ее стенок в верхней части дополнительную камеру, выполненную с возможностью подключения ее полости к источнику сжатого воздуха и соединенную с полостью рабочей камеры посредством щелевого сопла, в резонансной камере на уровне щелевого сопла установлена пластина для создания в резонансной камере акустических колебаний, выполненная с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно щелевого сопла для регулировки частоты ее колебаний, пластина с нижней стороны по всей ее длине имеет параллельные направляющие пазы и установлена на стенках резонансной камеры таким образом, что кромки параллельных стенок резонансной камеры расположены в направляющих пазах с возможностью возвратно-поступательного перемещения пластины относительно щелевого сопла для регулирования частоты ее колебаний.

Кроме того, кромка пластины, расположенная со стороны щелевого сопла выполнена с заострением.

Кромка платины, расположенная со стороны щелевого сопла, выполнена со скосом.

Кроме того, пластина снабжена стопором.

Кроме того, стопор выполнен в виде закрутки.

Кроме того, пластина выполнена с возможностью регулирования частоты ее акустических колебаний в диапазоне 100-200 Гц.

Кроме того, мощность акустических колебаний составляет 140-160 дБ.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на ФИГ.l изображено устройство для обработки деталей, общий вид; на ФИГ.2 - то же, сечение A-A по ФИГ.l.

Устройство для обработки деталей содержит рабочую резонансную камеру 1, установленную на одной из ее стенок в верхней части дополнительную камеру 2.

Полость дополнительной камеры 2 подключена к источнику сжатого воздуха (на чертежах не показан) и соединена с полостью резонансной камеры 1 посредством щелевого сопла 3.

В резонансной камере 1 на уровне щелевого сопла 3 установлена пластина 4 для создания в резонансной камере 1 акустических колебаний. Пластина 4 выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно щелевого сопла 3 для регулировки частоты ее колебаний и имеет скос 5 на кромке, расположенной на уровне щелевого сопла в его направлении.

Пластина 4 с нижней стороны по всей ее длине имеет параллельные направляющие пазы 6 и установлена на стенках 7 резонансной камеры 1 таким образом, что кромки параллельных стенок 7 резонансной камеры 1 расположены в направляющих пазах 6 с возможностью возвратно-поступательного перемещения пластины 4 относительно щелевого сопла 3 для регулировки частоты ее колебаний. Фиксация пластины осуществляется стопором 8. Пластина 4 выполнена с возможностью регулировки ее акустических колебаний в диапазоне 100-200 Гц при величине их мощности 140 — 160 дБ.

Устройство работает следующим образом.

Концевые фрезы диаметром 8 мм и весом 50 г каждая из стали Pl 8 нагревают в печи до температуры 350 С за 10 минут.

Извлекают фрезы из печи и помещают в резонансную камеру 1 как можно быстрее, стараясь сохранить температуру инструмента около 350 ⁰ C.

Ширину щелевого сопла 3 выбирают таким образом, чтобы вибрационное воздействие на обрабатываемые детали происходил как можно дольше и при этом охлаждение обрабатываемого инструмента под воздействием сжатого воздуха, подаваемого через щелевое сопло 3 в резонансную камеру 1, было минимальным.

Пластину 4 выставляем на необходимом уровне относительно щелевого сопла 3 и фиксируем стопором 8.

Затем включают подачу сжатого воздуха в дополнительную камеру 2. Сжатый воздух, расширяясь в дополнительной камере 2, вдувается через щелевое сопло 3, создавая при взаимодействии с пластиной 4 в резонансной камере 1 акустические колебания требуемой частоты.

Мощность акустических колебаний регулируют за счет перемещения пластины 4 относительно щелевого сопла 3 в диапазоне 140-160 дБ при изменении частоты от 100 до 200 Гц в течение всего времени обработки.

Параллельные стенки 7 резонансной камеры воспринимают колебания в резонансной камере 1 и совершают колебания с большой амплитудой, поскольку диапазон их колебаний не ограничен стенками резонансной камеры за счет установки пластины 4 сверху резонансной камеры 1.

Продолжительность обработки деталей составила 7-8 минут.

В результате обработки износостойкость обработанных деталей увеличилась в 2 раза.

Изобретение позволит повысить производительность и износостойкость обрабатываемых деталей и инструментов не менее чем в 2 раза за счет изменения структуры при увеличении мощности акустического воздействия колебательных движений в резонансной камере.