Инструмент для ультразвуковой обра-ботки материалов

Союз Советских Социалистнчесанк Республик(22) Заявлено 060779 (21) 2818412/25-27 (51)М. КЛВ 23 П 35/00 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(71) Заявители физико-техническийинститут АН Бе исследовательский институт травма(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКМАТЕРИАЛОВ 2 Изобретение относится к обработке Цель изобретения - повышение стой- металлов давлением и может быть ис- кости и качества обработки при провепольэовано при разделении материалов. дении операции разделения материала.Известен инструмент для ультразву- С этой целью, в инструменте для ксвой обработки материалов, содержа- ультразвуковой обработки материалов, щий корпус с профильной рабочей и не- содержащем корпус с профильной раборабочей торцовыми поверхностями, вы- чей и нерабочей торцовыми поверхносполненный с прорезью, выходящей на тями, выполненный с прорезью, входя- нерабочую торцовую поверхность 11. щей на торцовую поверхность, участки.Однако конструкция данного инстру- нерабочей торцовой поверхности корпумента не обеспечивает саморегулирова- са, образованные прорезью, выполнены ния локальным характером ввода ампли- наклонными в противоположных направлетуды на рабочем торце при работе ин- ниях, при этом величина угла наклона струмента на продольных колебаниях, участков нерабочей торцовой поверхнос- В очаге обработки он осуществляет 15 ти корпуса определена зависимостью только выделение одной составляющей)колебаний, на которые рассчитана его " Ырезонансная длина. При обработке ма- где Ь%- изменение длины волны колебатериалов, например, при их разделении ний в инструменте в процессе обработпродольными колебаниями инструмента 20 ки; Ь -длина горизонтальной проекции не обеспечивается возможность прида- поверхности нерабочего торца.ния рабочей кромке пилообразного ха- Конструкция инструмента изображена. рактера колебаний в плоскости обработ- На фиг. 1 показан инструмент для ки, Инструмент не позволяет также вы- ультразвуковой обработки материалов, полнять одновременный ввод двух видов 25 общий вид; на фиг. 2 - схема колебаколебаний - перпендикулярно и вдоль ний продольной торцовой рабочей поверобработки, присутствие которых значи- хности корпуса.тельно снижает усилия и повышает ь е- Инструмент для ультразвуковой обрачество срезаемого слоя материала, . ботки материалов содержит корпус в вичастности его чистоту поверхности. 30 де стержня 1 с прорезью 2 и с рабочим3 и нерабочим торцами, в котором плоскости 4 и 5, образующие нерабочий торец, выполнены со скосом в противоположных направлениях под углом Ж к рабочему торцу.Инструмент работает следующим обра-эом.Ультразвуковые колебания от волновода (не показан) вводятся в стержень 1, например, соединенный с волноводом в узловой плоскости аЬсд,ультрафиолетовые колебания распространяются в левой и правой частях инструмента соответственно между нерабочими торцами 4 и 5 и рабочим торцом 3. Крепление инструмента в узловой зоне исключают расстройку режима его работы. При изменении в процессе обработки длин волн колебаний от % до Х, т. е. на величину Ь%, инструмент имеет в этом диапазоне в двух своих частях, разделенных прорезью, резонансные длины, соответствующие изменению 20 напряженно-деформированного состояния ;волнового сопротивления в очаге обработки, Если, например, длина волны, обусловленная условиями эксплуатации, изменяется от Х, до, А , то режущая кромка рабочего торца 3 в своем крайнем угловом положении увеличивает амплитуду колебаний в левой части инструмента и придает колебаниям вид изгибных на режущей кромке, т,е. их амплитуде соответствуют точки Я и 0 . При уменьшении, например, длины волны амплитуда колебаний наибольшая в точках Й и Й, а при дальнейшем уменьшении колебаний - в точках 1 и 1 (точками , Е, 1 и О , Й, 1 обозначены дискретные изменения амплитуд процесса обработки, соответствующие изменению длины волны от % до Х ) .В средней зоне рабочего торца,соответствующей длине волны (1 +) 40 2, интенсивности и амплитуды колебаний в обоих частях равны и поэтому вэтой зоне присутствуют, например, только продольные колебания (с удвоеннойамплитудой), т.е, вдоль оси ХХ, Даль 4нейшее уменьшение длины волны вызываетхарактер изменения амплитуд в направлениях от точки О, указанных пунктирными стрелками (фиг. 2)По мере изменения частоты колебаний или длиныволны происходит изгиб таким же образом и в левую часть (фиг. 2)(иэображение пунктиром) от режущей кромки, Таким образом, на режущей кромке выделения собственных продольных колебанийприсутствуют изгибные локальные колебания, которые имеют пилообразный характер распространения по режущей кромке в плоскости УУ 1 рабочего торца инструмента. Однако, в процессе обработки частота колебаний и длина волны Щ могут приобретать любые значения в интервале длин Я и Я . Поэтому изгибный локальный характер ввода будет самовыбираться в любой последовательности и в любой зоне режущей кромки.Режущая кромка при этом совершает продольные колебания и пилообразные, которые расширяют зону реза в пределах амплитуды их колебаний и повышает чистоту поверхности обработки, одновременно Уменьшая и усилия, необходимые для выполнения процесса, Симметрия изгибных колебаний на режущей кромке инструмента исключает его смещение относительно обрабатываемого материала.П р и м е р. Инструмент изготовлен в соответствии с фиг. 1 и опробован в лабораторных условиях для разделения ленты иэ стали 40 толщиной 3 мм на частоте 66 кГц. Изменение длин волни Й составило 80 и 72 мм.При разделении материала таким инструментом усилие деформации по сравнению с разделением известным инструментом уменьшилось на 20-25, а чистота поверхности увеличилась с 7 до 9 класса. Предлагаемый инструмент исключает наволакивание и схватывание с обрабатываемым материалом.Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет повышения стойкости и качества обработки изделий,Формула изобретенияИнструмент для ультразвуковойобработки материалов, содержащий корпус с профильной рабочей и нерабочейторцовыми поверхностями, выполненныйс прорезью,:выходящей на нерабочуюторцовую поверхность, о т, л и ч а ющ и й с я тем, что,с целью повышениястойкости и качества обработки припроведении операций разделения материала за счет локального саморегулирования амплитуды изгибных колебаний на .рабочей поверхности корпуса, участкинерабочей торцовой поверхности корпуса, образованные прорезью, выполненынаклонами в противоположных направлениях, при этом величина угла наклонаучастков нерабочей торцовой поверхности корпуса определена завиоимостьюЬХЖ: ас - ,где ЬХ - изменение длины волны колебаний в инструменте в процессе обработки;( -длина горизонтальной поверхности нерабочего торца.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Красулин Ю,Л. и др, Микросваркадавлением, М., Металлургия,1976,с.114, рис. 56.837626 Составитель Ь.РыА.Савк в Рректор Г. Рааетн Волощу дакт лиал ППП Патент, г. Ужгород,ктнан,аказ 4310/21 ВНИИПИ по д 113035Тираж сударственн ам изобрете осква, Ж146 Подписного комитета СССРий и .открытийРаушская наб.,д. 4/5.