Устройство для ультразвуковой обработки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 В 23 К 20/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ|ТИЙ (21) 3802152/25-27 (22) 17. 10.84 (46) 07.04.86. Бюл. № 13 (72) Ю.M. Райгородский, Ю.А. Курдин и Г.О. Волик (53) 621. 791. 16(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1016117, кл. В 23 К 20/10, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ, содержащее преобразователь, концентратор И инструмент, отличающееся тем, что, „„SU„„1222464 с целью расширения технологических возможностей, устройство снабжено стаканом, установленным на волноводе и подпружиненным относительно концентратора, который выполнен в виде стержня с соосно размещенными на нем телами вращения, установленными с возможностью регулирования их перемещения вдоль стержня, при этом максимальный. размер поперечного сечения каждого тела вращения изменяется по экспоненциальному закону.

25

1 1222

Йзобретение относится к области сварки и может найти применение в машиностроении, приборостроении и медицине.

Целью изобретения является расширение технологических возможнос5 тей устройства.

Поставленная цель достигается путем расширения частотного спектра ультразвуковых колебаний за счет возбуждения помимо основной частоты более низкой частоты.

При расположении ряда тел вращения на направляющей (стержне) с возможностью их осевого перемещения импульс энергии от колеблющегося с" резонансной частотой волновода передается первому телу, которое упругим ударом передает импульс второму телу и т.д. вплоть до рабочего инструмента. Каждое тело вращения

20 характеризуется собственной резонансной частотой, соответствующей его размерам и массе. Поскольку в конструкцию концентратора входит набор тел вращения различной массы, находящихся в .сложном колебательном воздействии, то на основную частоту накладываются колебания широкого спектра частот. Таким обра. зом, происходит сложное колебательное движение тел вращения, включающее их попарное взаимодействие, колебание каждого тела со своей резонансной частотой и колебание направляющей с частотой вынуждающей силы 35 ультразвукового генератора.

При достаточно плотном контакте между телами вращения частота колебаний конца концентратора близка

:к частоте преобразователя. По мере 4О увеличения зазора спектр колебаний составного концентратора расширяется, При этом расширение спектра колебаний происходит преимущественно в область более высоких частот относи- 45 тельно частоты преобразователя. Это связано с небольшим сдвигом фаз во взаимодействии между телами за счет малой величины запаздывания при их соударениях. По мере уменьшения усилия сжатия тел вращения они получают большую степень свободы и спектр колебаний начинает расширяться как в высокочастотную, так и в низкочастотную области. Варьируя усилием 55 сжатия, можно получить шумовой спектр ультразвуковых колебаний или спектр с доминированием одной нэ частот

464 2 любой его области. Это позволяет использовать устройство в совокупности с одним стандартным ультразвуковым генератором в качестве преобразователя частоты для решения различных технологических задач ° .

На фиг. 1 показано устройство с концентратором в виде усеченных конусов, на фиг. 2 — то же, с концентратором в виде набора шаров.

Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 1, полновод

2, оканчивающийся стержнем 3. На стержень 3 нанизываются тела 4 вращения и инструмент 5, которые поджимаются к волноводу 2 с помощью пружины 6, стакана 7 и шайбы 8.

Стакан 7 с помощью резьбового соединения крепится на вставке 9, закрепленной в узле колебаний волновода 2.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотные электрические колебания преобразовываются магнитострикционным преобразователем 1 и через волновод 2 передаются стержню

3 и телам 4 вращения. На стержне 3 размещается сменный рабочий инструмент 5, который совершает сложные колебания. Причем степень и характер трансформации энергии и частоты колебаний определяется формой тел вращения, их массой, количеством и степенью поджатия, которые обеспечиваются пружиной 6 путем навинчивания стакана 7 на вставку 8 и упором пружины в шайбу 9.

Пример. В качестве источника ультразвуковых колебаний используют генератор УЗДН-1 мощностью

400 Вт с частотой 22 кГц.

Волновод 2 изготавливают из стали

45 с резонансной длиной 118 мм. Концентратор выполняют из набора тел вращения в виде усеченных конусов в количестве 5 шт., нанизанных на стержень диаметром 4 мм. Поджатие тел вращения и инструмента производится тарельчатой пружиной из стали ХВГ и регулируется с помощью стакана из стали 36НХТЮ.

Работоспособность устройства оценивается при резке поликоровых плат толщиной 1 мм при длине реза 50 мм.

Регистрация амплитуды смещения и частоты колебаний инструмента осуществляется с помощью пьезоэлектрическо го датчика, приклеенного на инстру-.

222464,l

Составитель А.Анохов

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Олейник . Корректор Г.Решетник ч

Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1649/13

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 менте. Сигнал с датчика подают на милливольтметр В3-38 и анализатор спектра СК-4-58 для измерения амплитуды и спектрального состава колебаний. Наряду с основной часто- . той возникают колебания от 1 до 300 кгц.

Производительность обработки плат возрастает на 18-23Х.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключается в следующем.

В устройстве простой конструкции одновременно с усилением (увеличением) амплитуды колебаний происходит ,преобразование частоты в широком спектре. Это позволяет эффективно использовать устройство, кроме размерной обработки, в таких технологических процессах, как пайка, очистка и т.д.

Повышаются производительность размерной обработки, качество пайки изделий с протяженными швами, очистки изделий с разнородными .загрязнениями и т.д.

Конструктивно просто решается перестройка частоты колебаний в широком диапазоне, что позволяет эффективно обрабатывать изделия широкой номенклатуры.

Существенно расширяется сфера технологического применения устройства.