устройство для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ВОЛНОВОДОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ, содержащее станину, жестко связанные с нею роликовую фильеру и приспособление для крепления трубчатой заготовки волновода, протяжной суппорт и дорн с хвостовиком, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обрабатываемой поверхности и производительности обработки за счет увеличения скорости и снижения усилия при дорновании, хвостовик дорна жестко связан с резонансной системой введенного ультразвукового механического генератора, установленного на станине и содержащего по крайней мере два соударяющихся составных резонансных шара, каждый из которых содержит центральный резонансный шар и внешнюю резонансную сферическую оболочку с толщиной стенки, равной половине длины бегущей волны, и составленной из двух сферических сегментов, жестко связанных с центральным сферическим сектором, при этом внешняя резонансная сферическая оболочка и центральный резонансный шар разделены между собой пленкой акустически мягкого материала, причем один из составных резонансных шаров жестко связан с ударником вибратора ультразвукового механического генератора, а второй-с резонансной системой, содержащей центральный резонансный стержень и коаксиально расположенные резонансные трубки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологическим средствам по изготовлению волноводов для радиоэлектронной промышленности.

Известны устройства изготовления труб волноводов способом прокатки в вальцах с применением специальных оправок [1].

Недостатком данных устройств является трудоемкость изготовления специальных оправок большей длины, высокой степени точности и малой шероховатости поверхности для обеспечения высокого качества внутренней поверхности волноводов.

Известно устройство для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения повышенной точности способов волочения через роликовую фильеру с неподвижной оправкой (дорном), один конец которой закреплен неподвижно в патроне [2].

Данное устройство не может обеспечить достаточно малой шероховатости внутренних токопроводящих поверхностей труб волноводов из-за влияния, возникающего в процессе волочения, трения стенок трубы о дорн, что приводит к появлению надиров на внутренних стенках изделия. Кроме того, из-за влияния трения при невысокой пластичности обрабатываемого материала, например ферромагнитных сплавов с содержанием никеля, резко возрастают разрывные усилия в хвостовике дорна, что часто приводит к его разрушению.

Целью изобретения является повышение качества обрабатываемой поверхности и производительности обработки за счет увеличения скорости и снижения усилия при дорновании.

Цель достигается тем, что хвостовик дорна связан с резонансной системой ультразвукового генератора, установленного на станине. Ультразвуковой механический генератор состоит из нескольких соударяющихся составных резонансных шаров, содержащих центральный резонансный шар и внешнюю резонансную сферическую оболочку с толщиной стенки, равной половине длины бегущей волны. Внешняя сферическая оболочка состоит из двух сферических сегментов, жестко связанных с центральным сферическим сектором. При этом внешняя сферическая оболочка и центральный резонансный шар разделены между собой тонким слоем акустически мягкого материала. Один из составных резонансных шаров жестко связан с ударником вибратора, а другой - с резонансной системой, состоящей из центрального резонансного стержня и коаксиально расположенных резонансных трубок.

Основными отличительными признаками предложенного устройства является применение ультразвукового механического генератора, жестко связанного с хвостовиком дорна посредством резонансной системы, содержащий центральный резонансный стержень и коаксиально расположенные трубки. Основными элементами ультразвукового механического генератора являются соударяющиеся составные резонансные шары. При этом размер центрального резонансного шара определяется по формуле

r = , где С - скорость звука в материале шара;

Z_o - корень нулевой сферической бесселевской функции;

- круговая частота, определяемая по формуле

= 2f где f - рабочая частота вибратора.

Радиус наружной шаровой поверхности определяется по формуле

r = , где Z - корень сферической бесселевской функции второй узловой сферы.

Диаметр центрального стержня определяется по формуле

d_ст= Y_o, где Y_o - корень нулевой функции бесселя.

Длина стержня

l_стерж= , где S_i = 0,1; 2; 3 и т.д.

Внутренний диаметр трубки

D_вн= Y_Р, где Y_p - мода колебаний трубки.

Наружный диаметр трубки

D_нар= Y_р+1.

Длина трубки

l_труб= .

К выходному концу ультразвукового волновода приварено зажимное устройство.

На фиг.1 представлено устройство для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения, общий вид; на фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.

Устройство для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения содержит станину 1, гидроцилиндр 2 со штоком 3. Шток 3 жестко связан с протяжным суппортом 4, несущим патрон 5 для крепления трубчатых заготовок 6. Стойка 7 станины несет роликовую фильеру 12 для формирования конфигурации волновода и ультразвуковой механический генератор 8 с патроном 9 для крепления хвостовика дорна 10. Один из концов трубчатой заготовки 6 профилируется по форме будущего волновода. В его полости устанавливается рабочий конец дорна 10 и закрывается стальной технологической пробкой 11. Профилированный конец трубчатой заготовки 6 пропускается через роликовую фильеру 12, вставляется в патрон 5 протяжного суппорта 4 и зажимается. При этом хвостовик дорна 10 закрепляется в патроне 9 ультразвукового механического генератора 8.

Ультразвуковой механический генератор 8 содержит соударяющиеся резонансные шары 13, ударник 14 вибратора и резонансную систему, состоящую из центрального резонансного стержня 15 и коаксиально расположенных резонансных трубок 16, 17. Резонансные шары 13 содержат центральный резонансный шар 18 и внешнюю резонансную сферическую оболочку, состоящую из двух сферических сегментов 19, жестко связанных с центральным сферическим сектором 20. Причем центральный резонансный шар 18 сопрягается с резонансной сферической оболочкой посредством сферического тонкого слоя 21 акустически мягкого материала.

Работа устройства заключается в следующем.

Через трубчатую заготовку 6 волновода с предварительно профилированным концом по форме изготавливаемого волновода пропускается дорн таким образом, чтобы его рабочая часть вошла в контакт с профилированным концом заготовки волновода, а хвостовик выступал за ее пределы. Профилированная часть заготовки волновода закрывается технологической пробкой 11. Затем профилированная часть волновода пропускается через роликовую фильеру стойки 7 и закрепляется в патроне 5 протяжного суппорта 4. Хвостовик дорна устанавливается и крепится в патроне 9 ультразвукового механического генератора 8. После этого включается рабочий ход. При этом включаются в работу одновременно ультразвуковой механический генератор 8, заставляя колебаться дорн 6, и гидроцилиндр 2, протягивая трубчатую заготовку 6 волновода через роликовую фильеру 12, формируя заготовку волновода относительно рабочей поверхности дорна. Обработка волновода продолжается до тех пор, пока дорн не покинет его поверхность. Дорн и волновод извлекаются из своих патронов. Заряжается новая заготовка и цикл по обработке следующего волновода повторяется.

Работа механического генератора 8 ультразвуковых колебаний осуществляется за счет колебаний ударника 14 вибратора, вызываемых прохождением сжатого воздуха в пневмоцилиндре (на фигурах не показан). На конце ударника 14 вибратора установлен один из резонансных шаров 13 с центральным резонансным шаром 18, которые при соударении с другим резонансным шаром 13, тоже имеющим центральный резонансный шар 18, закрепленный на центральном резонансном стержне 15 и трубке 16, воспринимает и передает колебания на патрон 9 с закрепленным в нем хвостовиком дорна. При соударении резонансных шаров 13 ударника и резонансной системы возбуждаются ультразвуковые колебания большой частоты (до нескольких сот килогерц) и малой амплитуды, передача которых в зону деформации роликовой фильеры позволяет достичь цель.

Применение предложенного устройства для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения, снабженного механическим генератором ультразвуковых колебаний, позволяет уменьшить энергозатраты на изготовление волноводов на 35-65% и уменьшить шероховатость их токопроводящей поверхности на 1,5-2 класса. Повышение качества токопроводящей поверхности каналов волноводов снижает энергетические потери при прохождении волн и улучшает рабочие характеристики приемных и передающих устройств.