Инструмент для ультразвуковой обработки

Сеефз СфветскииСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о 1893465 К АВТОРСКОМУ С ТВЛЬСТВУ(51)М. Кл 3 с присоединением заявки ЙеВ 23 К 20/10 Государстееннмй аеинтет СССР не дедам нзобретеннй н етарытнй(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счетплавной настройки резонансного режима работы в широком диапазоне нагрузок и повышение амплитуды колебаний.29Поставленная цель достигаетсятем, что на торце стержня в диаметральной плоскости выполнена прорезь,глубина которой равна нечетному чнс лу четвертей распространю,аейся винструменте волны колебаний, а ширина прорези составляет 0,1"0,2 диаметра стержня, гайка имеет соосныйстержню конус, расположенный в про- Ю Изобретение относится к обработкеметаллов давлением с ультразвуком иможет найти применение в инструментальном производстве, металлообрабатывающей и электронной промышлен-.ности, например, на операциях сборки полупроводниковых приборов и ин.тегральных схем,Широко известны инструвенты дляультразвуковой обработки, выполнен- .ные в виде сплошных и пустотелыхстержней с рабочим торцом. Известныеинструменты отличаютсяпростотой .инадежностью конструкции И .Однако они не обесцечивают возможности настройки на резонансныйрежим работы в широком диапазоне наг.рузок.Ближайшим техническим решением кпредлагаемому является инструмент дляультразвуковой обработки, содержащийстержень с гайкой.Инструментобеопечивает воэможность увеличения несущейспособности инструмента под нагрузкой 21.Однако при высоких нагрузках,несмотря на увеличение его добротности, значительно снижается амплитуда колебаний н снижается эффективность эксплуатации инструмента. Кроме этого, известный инструмент обла- дает только воэможностью грубой настройки на резонансный режим за счет его сжатия-растяжения.Ддя эффективной работы инструмент должен обладать элементом плавной (тонкой) ручной настройки, не снижаю.щим в значительной степени его амплитуду колебаний н обеспечивающим настройку резонансного режима работы и чувствительность к управлению выполняемыми процессами.5 1 О 15 20 30 35 40 50 55 На торце стержня выполнена нторая прорезь перпендикулярная первой,На фиг.1 изображена конструкцияинструмента с эпюрой колебаний; наФиг.2 - представлены зависимости изменения добротности 0 и амплитудыА колебаний инструмента при изменении усилия Р закручивания гайки.Конструкция инструмента выполнена н виде стержня 1 с гайкой 2, гайка содержит соосно размещенный стержню конус 3, контактирующий боковойповерхностью К с прорезью М, расположенной в диаметральной плоскостистержня, при этом глубина прорезиравна нечетному числу четвертейраспространяющейся н инструменте вол.ни А колебаний, а ширина составляет0,1-0,2 диаметра Д стержня, прорезьМ выполнена крестообразной.Инструмент работает следующим образом.Ультразвуковые колебания от нолновода (условно не показан) передаются на инструмент и распространяютсяв нем на резонансной частоте с длиной волны А . При необходимости работы инструмента при более высокойнагрузке или износе рабочего торца,т.е. изменении резонансной длины инструмента, нкручиванием конуса 3 впрорезь М за счет закручивания гайки 2 на стержень,1, происходит изгиб разделенных прорезью частейстержня. Это изменяет резонанснуючастоту колебаний, т,е. длину волныдобротность Я и амплитуду А колебанийПри нкручинании гайки 2 конус 3изгибает разрезанные части стержня1, что приводит к изменению напряженно-деформированного состояния материала стержня и изменяет акустические характеристики волноводнойсреды. Однако, при сжатии материала (или по растяжению) уменьшаетсяамплитуда колебаний, что соответствует эащемлению инструмента уже нсвободном (ненагруженном) состоянии.Выполнение на инструменте крестообразной прорези способствует воэможности работы инструмента в его разрезанной части с наиболее высокойамплитудой (например, при прорезипод углом 120 ) и является более технологичной, так как объемы материалаколеблются независимо друг от друга.Это приводит наряду с повышением амплитуды колебаний и к увеличению добротности эа счет снижения потерь навнутреннее трение. Наиболее оптимальной и конструктивно обоснованнойшириной прорези является величина,ранная (0,1-0,2)Д, которая обеспечивает достаточную степень регулировки и конструкционную прочность стержня. Окончание прорези в узле колебаний стержня, в котором присутствуютнаибольшие амплитуды давлений, способствует при незначительном изгибе элементов разрезанной части инструмента значительному влиянию нахарактер распространения в инструменте ультразвуковой волны. При этом отпадает необходимость сжимать весьстержень, а управлять небольшимиизменениями усилий наиболее чувствительной к изменению напряженийузловой зоной инструмента,Предлагаемая конструкция инструмента при меньших усилиях выкручивания гайки обеспечивает увеличениедобротности О,и незначительно снижает амплитуду А колебаний инструмента.Формула изобретения1. Инструмент для ультразвуковой обработки, выполненный в виде стержня с гайкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет плавной настройки резонансного режима работы в широком диапазоне нагрузок, на торце стержня в диаметральной плоскости выполнена прорезь, глубина которой равна нечетному числу четвертей распространяющейся в инструменте волны колебаний, а ширина прорези составляет 0,1-0,2 диаметра стержня, гайка имеет соосный стержню конус, расположенный в прорези.2. Инструмент по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения амплитуды колебаний, на торце стержня выполнена вторая прорезь перпендикулярная первой.Источники информации,принятые но внимание при экспертизеВолосатов В.А. Ультразвуковаяобработка, Лениздат, 1973, с.96.2. Авторское свидетельство СССРР 623622, кл. В 23 К 19/00, 1976А,икн Я га г о юг 0 бО Составитель В.КатинРедактор А.Власенко Техред Т. Маточка Корректор М,Шаро а илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 1133 б/16 ВНИИПИ Госуда пс делам 113035, МосквТираж 1151 Подписноговенного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская наб., д,4/