Устройство для ультразвуковой обработки

 

Использование: ультразвуковая обработка групповым инструментом. Сущность изобретения: выходная часть концентратора 2 ультразвуковых колебаний содержит примыкающие к рабочей части 4 инструмента стержни 3, расположенные на участках наибольшего удаления от центра тяжести поперечного сечения рабочей части 4. В случае использования инструмента с неравномерно расположенными по сечению элементами рабочей части стержни группируют на участках концентрации массы инструмента . При этом площадь сечения стержней прямо пропорциональна массе этих участков . 2 з.п. ф-лы, 9 ип.

COIO3 СОВЕ гСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s В 06 В 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) СЛИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л 4 (21) 4903342/08 (22) 01.11.90 (46) 07,12.92. Бюл. ¹ 45 (71) Московское особое конструкторское бюро средств автоматизации и контроля и электроэрозионного оборудования (72) АЛ4. Левченко, В.Н, Николаев и Д,Ф. Яхимович (56) Авторское свидетельство СССР

N 180474, кл. В 06 В 1/08, 1964. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

ОБРАБОТКИ Ы,„, 1779412 А1 (57) Использование: ультразвуковая обработка групповым инструментом. Сущность изобретения: выходная часть концентратора 2 ультразвуковых колебаний содержит примыкающие к рабочей части 4 инструмента стержни 3, расположенные на участках наибольшего удаления от центра тяжести поперечного сечения рабочей части 4. В случае использования инструмента с неравномерно расположенными по сечению элементами рабочей части стержни группиру:от на участках концентрации массы инструмента. При этом площадь сечения стержней прямо пропорциональна массе этих участков. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1779412

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в ультразвуковых станках для размерной обработки твердых хрупких материалов, например, при одновременном вырезании 5 нескольких деталей из полупроводниковых материалов групповым (многоместным) инструментом или при получении плоских, а также рельефных художественых изображений в поделочных камнях. 10

Известны устройства для ультразвуковой обработки, выполненные в виде преобразователя ультразвуковых колебаний с прикрепленным к нему волноводом-концентратором стержневого типа, конец кото- 15 рого соединен с инструментом.

При относительно больших поперечных размерах инструмента, близких к четверти длины продольных колебаний инструмента, эти устройства имеют неравномерность ам- 20 плитуды продольных колебаний по рабо ей площади инструмента, недостаточность его охлаждения, снижающее качество изготовленной детали., а также требуют большого расхода энергии для привода рабочей пло- 25 щади инструмента в колебания до заданной амплитуды.

Меньшего расхода энергии требуют устройства для ультразвуковой обработки групповым инструментом, выходная часть 30 волновода-концен оратора которых выполнена "грибкового" или полого вида.

Однако, в этих устройствах также имеется недостаточно равномерное распределение амплитуды продольных колебаний по 35 рабочей площади инструмента большого поперечного размера, а также недостаточно охлаждение инструента и большой расход энергии.

Более совершенным для сохранения 40 одинаковой по всей рабочей площади инструмента амплитуды продольных колебаний является известное устройство для ультразвуковой обработки, в котором в выходной ступени концентратора-олновода по всему 45 поперечному сечению выполнены отверстия или щели глубиной до плоскости узлов смещения продольных колебаний.

Применение известного волноводаконцентратора ограничено для инструмен- 50 та симметричного сечения с равномерно расположенными по нему режущими лезвиями (вставками) и с равноудаленными краями от центра тяжести сечения.

С инструментом несимметричного сече- 55 ния и с неравномерно расположенными по рабочей поверхности вставками, в TQM 4Ncле разной локальной массы, à так>ке для инструмента переменной (неравномерной) толщины по сечению, известный волноводконцентратор имеет следующие недостатки, Отсутствие ориентации отверстий и щелей (а соответственно и оставшегося "тела") выходной ступени волновода-концентратора относительно неодинаково удаленных от центра тяжести сечения инструмента участков, расположенных ближе к периферии инструмента. уменьшает равномерность амплитуды продольных колебаний по рабочей площади инструмента и способствует возникновению паразитных изгибных и поперечных колебаний в нем.

Неравномерность указанной амплитуды еще более увеличивается при фасонном или аксиально асимметричном сечении инструмента, а также при его неравномерной толщине. При этом полезная при обработке продольная амплитуда колебаний на указанных участках сечения инструмента снижается и для ее поддержания требуется увеличение расхода энергии, что ухудшает охлаждение инструмента. Охлаждение инструмента недостаточно также и из-за недостаточно развитой поверхности выходной части волновода-концентратора.

Все указанные недостатки приводят к снижению качества ультразвуковой обработки.

В устройстве для ультразвуковой обработки выходная часть волновода-инструмента выполнена в виде стер>кней, соединенных с инструментом на участкахего сечения наиболее удаленных от центра тяжести (при аксиально симметричной форме сечения инструмента).

При фасон ном и аксиально асимметричном сечении инструмента, а также при неравномерной толщине инструмента, т.е. при наличии в его сечении локальных масс, стержни соединены с инструментом на участках его наибольшей массы, а площадь сечения стержней пропорциональна массе примыкающей части инструмента.

Такое выполнение выходной асти волновода-концентратора в виде стержней, ориентированных относительно сечения инструмента повышая равномерность амплитуды продольных .колебаний по рабочей площади инструмента как симметричной, так и фасонной формы сечения, а также при неравномерном по толщине инструменте, имеющем поперечные размеры, близкие к четверти длины волны продольных колебаний, Одновременно снижается расход энергии для поддержания продольных колебаний иHñòðóìeнта заданной амплитуды, а также улучшается его охлаждение как за с ет более развитой поверхности выходной

1779412 части концентратора- . олн >вода, выполненной в виде стержней.

На фиг.1 изображена конструкция 5 предлагаемого устройства с групповым инструментом аксиально симметричного сечения в форме правильногс шестиугольника (на последующих фигурах -- примеры формы и ориентации стержней выходной частл» вол- 10 новода-концентратора относительно инструмента); на фиг. 2, 3, 4, 5 и 6 — варианты инструментов с контуром по форме правильных многоугольников; на фиг. 7 — аксиально асимметричный контур инструмента; 15 на фиг.8 — групповой вариант инструмента с разной массой вставок; на фиг.9 — вариант инструмента переменной толщины с рельефным изображением.

Устройство состоит их ультразвукового 20 преобразователя 1, соединенного с волноводом-концентратором 2, имеющим в выходной части стержня 3, расположенные на участках, наиболее удаленных от центра тяжести сечения прикрепленного к ним груп- 25 пового инструмента 4 и, выполненного, например, в виде отверстий, высверленных в пластине в порядке пчелиных сот. Некоторые отверстия могут быть соединены с полостями между стержчями для улучшения 30 попадания рабочей жидкости и эвакуаци:» отходов обработки лз центральной части инструмента.

Стержни ориентированы относительно поперечного сечения »лнструмента таким 35 образом, что расположены на проекциях осей его сечения (например, х, у, z (фиг.1) и х, у (фиг,З)), относительно которых осевые моменты сопротивления минимальны (т.е. отношение момента инерции относительно 40 этих осей к расстоянию до налболее удаленной точки поперечного сечения инструмента минимальна) (Писаренко Г.С. и др.

Справочник по сопротивлению материалов.

Изд, "Наукова думка", Киев, 1975, с. 21). 45

Физический смысл ориентации стержневой заключается в том, что стержни расположены в местах поперечного сечения инструмента, в которых наиболее возможно возникновение изгибных и поперечных 50 колебаний, т.е. на участках, имеющих наименьшую жесткость относительно указанных осей, Стержн»л поддер>кивают эти участки сеченля, препятствуя возникновению паразитных колебаний. 55

Г1одобные участки сечения инструмента, как правило, находятся в местах наиболсе удаленных от центра тяжести.

С>бщую площадь сечения стержней устанавлива>от в зависимости от требуемого коэффициента усиления концентратора.

В случае группового фасонного инструмента при неравномерной массе отдельных вставок 5,6,7.8 и 9 (фиг.8) стержни примыкают к инструменту в местах наибольшей массы вставок 5, 7, 9. Участки со вставками 6 и

8, ввиду малой массы при формировании стержней, не учитывают. При этом площадь сечения каждого стержня выполнена пропорциональной массе примыкающей вставки, что обеспе ивает работу всех стержней на одной общей резонансной частоте, снижая расход энергии, необходимой для поддержания заданной амплитуды продольных колебаний равномерно по всей рабочей площади инструмента, а также способствует уменьшению паразитных колебаний инструмента.

При исполнении инструмента с рельефным изображением переменным по толщине (фиг.9) учтена как ориентация стержней относительно наиболее массивных участков инструмента, так и увеличенное сечение стержня на проекции участка инструмента, имеющего наибольшую массу. При этом стержни также расположены в местах наиболее удаленных от центра тяжести инструмента.

Это обеспечивает повышение равномерности амплитуды продольньх колебаний по рабочей площади инструмента, его лучшее охлаждение, а также меньший расход энергии для приведения инструмента в продольные колебания заданной амплитуд ьк

Формула изобретения

1. Устройство для ультразвуковой обработки, содержащее групповой инструмент и связанный с ним концентратор, выходной участок которого выполнен в виде набора стержней. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, стержни расположены на наиболее удаленных от центра тяжести инструмента участках его поперечного сечения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, стержни сгруппированы на участках концентрации массы элементов инструмента.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что площадь сечения стержней, примыкающих к участкам концентрации массы элементов инструмента, прямо пропорциональна массе этих участков.

1779412 фиг 5

6

Составитель А. Левченко

Редактор С. Кулакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Юско

Заказ 4403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101