Инструмент для ультразвуковой обработки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А 511 В 23 едовагии и ори по кл по кл Фай(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 623622 ф кл, В 23 К 20/10, 19772. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2945152/25-27,кл. В 23 К 20/10, 1980.3. Авторское свидетельство СССРзаявке Р 2825498/25-27,В 23 К 20/10, 1979,4. Авторское свидетельство СССРзаявке Р 3213724/25-27,В 23 К 20/10, 1980 (прототип) .(54) (57) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ, содержащий стерженрезонансной длины с рабочей частьюи аккумулятор энергии колебаний,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения качества обработкон снабжен плоской пружиной, размещенной между аккумулятором энергииколебаний и стержнем, и винтом,установленным в аккумуляторе энергиколебаний с возможностью вэаимодей"ствия с одним иэ концов плоской пружины, другой конец которой закреплев стержне, 1016117Изобретение относится к обработкематериалов с ультразвуком, в частности к инструменту для ультразвуковой обработки, и может найти применение в сварочном производстве в области микроэлектроники, преимущественно при сборке полупроводниковыхприборов и интегральных схем.Известен инструмент для ультразвуковой обработки, выполненный ввиде стержня резонансной длины, ус Отановленного в стакан 111 .Однако в этом инструменте рабочийторец жестко связан с телом инструмента и колеблется вместе .с ним на.одной частоте и при одинаковой ампли туде колебаний, что не позволяетпроизводить варьирование параметровинструмента и настраивать колебательную систему в требуемый режим.Известен инструмент для ультразвуковой обработки, который снабженрегулировочным винтом с возможностьюконтактирования при увеличении коле-,баний с волноводом (2(.В данном инструменте винт выполняет роль гасителя амплитуды колебаний и не может изменять упругостиколебаний инструмента, что являетсяего недостатком,Известен также инструмент дляультразвуковой обработки, выполнен- ЗОный в виде, стержня резонанснойдлины и снабженный со стороны не-.рабочего конца трансФорматором колебаний, выполненным в виде кольца,длина окружности которого кратна дли не волн колебаний, распространяющихся в инструменте 31 .Недостатком известного инструмента является то, что он не обеспечивает достаточной воспроизводимости 4 Окачества обработки.Наиболее близким техническим решением к изобретению является инструмент для ультразвуковой обработки,содержащий стержень резонансной длины с рабочей частью и аккумуляторэнергии колебаний Г 43 .Недостатком данного инструментаявляется низкое качество обработки.Цель изобретения - улучшение качества обработки.Поставленная цель достигается тем, что инструмент для ультразвуковой обработки, содержащий стержень 55 резонансной длины с рабочей частью и аккумулятор энергии колебаний, снабжен плоской пружиной, размещен-ной между аккумулятором энергии ко- лебаний и стержнем, и винтом, уста О новяенным в аккумуляторе энергии колебаний с возможностЬЮ ВэаимОДействия с одним из концов плоской пружи" ны, другой конец которой закреплен в стержне, 65 На чертеже представлен инструментдля ультразвуковой обработки материалов.Инструмент содержит стержень 1резонансной длины с рабочей частью 2в виде режущего лезвия, аккумуляторэнергии колебаний в виде дополнительной массы 3 и упругой перемычки 4,соединяющей массу 3 со стержнем 1 впучности его колебаний, регуляторупругости перемычки 4, выполненныйв виде винта 5, установленного в дополнительной массе 3 и упругого элемента в виде С-образной пружины 6,установленной между торцом винта 5и стержнем 1 в узловой зоне колебаний последнего.Инструмент работает следующимобразом.Ультразвуковые колебания от преобразователя 7 через волновод-кон"центратор 8 передаются на рабочуючасть 2 стержня 1 и через упругуюперемычку 4 на дополнительную массу 3.В процессе обработки (резки) материал 9, таким образом, находитсяпод воздействием ультразвуковыхколебаний рабочей части 2 и колебаний низкой частоты, возбуждаемых перемещениями массы 3 относительно положения равновесия, колебания которой происходят под воздействиемультразвуковых колебаний стержня 1резонансной длины и передаются об,ратно на рабочую часть 2 через упругую перемычку,Процесс обработки с дополнительным вводом колебаний низкочастотногоспектра обеспечивает миграцию узлови пучностей колебаний режущего лезвия, что устраняет застой материалав узловых зонах и тем самым интенсифицирует процесс обработки, В общем случае в процессе работы инструмент испытывает переменные сопротив"ления нагрузке со стороны обрабатываемого объекта. При значительныхусилиях нагружения может происходить,полное или частичное гашение амплиту,ды ультразвуковых колебаний, В рассматриваемом .же случае дополнительная масса с упругой связью выполняетроль аккумулятора энергии колебанийультразвуковой частоты с последующейпередачей ее обратно на рабочуючасть инструмента в виде низкочастотного спектра. Этим объясняетсяподача в зону обработки дополнитель"ного колебательного импульса, чтообеспечивает устойчивость процессаультразвуковой. обработки без изменения энергосиловых параметров извне.Дополнительный импульс передаетсяпериодически по мере аккумулирования(2й +г +х" =О, дс дс 20 25 Составитель В. КатинТехРЕд О.Легеза. Корректор М. Демчик Редактор А. Гулько Заказ 3283/14Тираж 1106 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сматривают каждый импульс как зату- хающие колебания системы (реальная система) Свойства реальной системы определяются тремя .параметрами. мас" сой, упругостью и коэффициентом трения (или затухания), характеризующих 5 потери в среде.Для эатухака(их колебаний уравнение движения систем можно записать в виде где в -.масса;смещение массы;удругость системы;- сопротивление среды.Как показывает практика, реализация акустической системы по расчетным величинам требует значительной подгонки элементов системы в каждом конкретном случае. Поэтому для упрощения расчетной части рассматривают систему колебаний консервативную, т.е пренебрегая потерямя на сопротивление,Для передачи колебаний массы иа рабочее тело стержня резонансной длины упругость перемычки должна быть меньше упругости стержня инструмента. 30Задаваясь одним из параметров системы, всегда можно определить другой параметр для обеспечения условий передачи колебаний от аккумулятора на рабочую часть инструмента,. Поскольку в любом случае конкретного выполнения инструмента по расчетным величинам требуется подгонка,его характеристик, - то в предлагае;мой конструкции предусмотрена воэможность регулирования упругостиперемычки путем изменения ее напряжен.ного состояния, что позволяет компенсировать упрощенные допущения прирасчете и настраивать систему коле,баний в требуемый режим.Влабораторных условиях проводятсравнительные испытания предлагаемого инструмента при ультразвуковойрезке на частоте. 20 кГц слоистыхматериалов - стеклотестолита и гетинакса в ниде пластин толщиной 3 мм,Мсианость генератора ультразвуковыхко)тебаний 2,5 кВт,Инструмент изготавливают из стали Х 12 М (НРС 60-62) резонанснойдлины 80 мм. Сечение - треугольникс основанием 10 мм и высотой 20 мм.,Питание преобразователя ПМСА осуществляют от генератора 43 ГУ.Упругую перемычку изготавливают сечением 10 1 мм, присоединенная масса 70 г.Использование предлагаЕмого инст"румента снижает рабочие усилия примерно на 30 по сравнению с прототипом и при этом уменьшается величинадефекта по срезу. Преимущество инструмента заключается еще и в тсм,что в процессе обработки отсутствуют пережоги обрабатываемого материала, ф