Способ измерения амплитуды колебаний рабочего конца ультразвукового инструмента

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧЕГО КОНПА УЛЬТРАЗВ УКОВОГО ИНСТР УМЕНТАдлительность нарушения е взаимодействия. Амплиинструмента измеряют по арушения контакта.способа является то, что мости пропускания алекчерез зону динамическовия инструмента с обраверхиостью невоэмажно ерения при обповерхностента на воздух ью, иэмонтактауду колдлительн еряют в зон баний сти н татком бходи о тока оде йст иэ-за нетрическогго взаим атываемой проводить иэмокопроводящихоте инструме работке ней и при рае,Из-эа ханического 15 инструмент костью воз трического амплитуде тразвукового деляет недост ний и их над Пель изо ности и надния -п ет ежи ости Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в машиностроении при контроле параметров технологических процессов, происходящих с использованием ультразвука, а также в медицинской технике при ультразвуковом разделении биологических тканей,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения амплитуды колебаний рабочего конца ультразвукового инструмента, заключающийся в измерении величины электрического тока и длительности нарушения контакта в зоне динамического взаимодействия инструмента с обрабатываемой токопроводящей поверхностью 11Способ предполагает преобразование амплитуды механических колебаний в электрическое напряжение, Для атого пропускают электрический ток через зону динамического взаимодействия инструмента с обрабатываемой поверхносериодического нарушения меконтакта ультразвукового а с токопроводяшей повер- никает нестабильность алек- тока, по которому судят пб колебаний рабочей части упьинструмента, что предопреаточную точность измере3 Э 6054Поставленная цель достигается тем,что согласно способу измерения амплитуды колебаний рабочего конца инструмента, включающему измерение величиныэлектрического тока, определяют постоянный коэффициент К пропорциональностикак отношение амплитуды колебаний рабочего конца нв воздухе к соответствующей активности состйвлякацей 2 токавозбуждения, измеряют активную составляющую Этока возбуждения и процессеработы, в амплитуду А колебаний рабочего конца инструмента определякп по.формуле А КЭА.На чертеже представлен пример схемы 1измерения активной составляющей токавозбуждения.Как известно,ультразвуковой инструмент приводится в колебательное движение эа счет прбтекания активной составляющей тока возбуждения по механическойветви преобразователя. Связь между амплитудой колебаний рабочего конца ультразвукового инсгрументв и. активной сос-.тавляющей тока всегда линейна неэависи-мо от режима работы инструмента,Способ заключеется в следующем.До начала иэмерений 1 предварительноустанавливают связь между актиЬнойсоставляющей тока возбуждения и амплитудой колебаний рвбочего конца инстру: мента, Для этого по отношению амплитудыколебаний к ективной составляющей токаопределяют коэфФициерт К их пропорциональности, являющийся постоянным дляданного инструмента,. Амплитуду колебаний инструмента навоздухе определяют, например, с помс;щью микроскопа измерением половиныдлины отрезка, прочерченного контрастной точкой на колейпацейся поверхностиупвгразвукового инструмента. Соотвечствующую этой амплитуде активную составлякяцую 3 тока измеряют при скомпенсированной реактивной составляющей тока.Амплитуду А колебаний рабочего конца финструмента определяют, исходя из формулыА кз,где К - постоянный коэффициент пропорциональности;О3- активная составляющая тока.Способ используется для измерения,амплитуды колебаний рабочего концаультразвукового инструмента, состоящего иэ пьезокерамического преобразователяпродольного типа и волновода-концентратора, Пьезокерамическим преобразователемпреобразовывают подводимое к нему элек 1 4трическое напряжение ультразвуковойчастоты в механические колебания, которые усиливают и передиог к рабочейчасти инструмента с помощью волноводаконцентраторв. Электрическое напряжениек ультразвуковому иктрументу подводятпо компенсационной схеме. На резонансной частоте активную составляющую Эдтока определяют какОхЭд е (1)Л йгде О - напряжение в диагонали моста;Р- величина активного сопротивления,Для нахождения коэффициента К измеряют с помощью микроскопа амплитудуколебаний рабочего конца ультразвукового инструмента при его колебаниях навоздухе и по формуле (1) вычисляютсоответствующую данному значению амплитуды А кактивную. составляющуюЭд тока при Ахх =20 мкм, Эд =0,1 А.Для данного инструмента калибровочный коэффициент равен К200 1АДля иэмереиия амплитуды колебанийультразвукового инструмента при различных режимах работы с помошью компенсационной схемы по формуле (1) определяют аггивную составляющую тока,Так,для погруженного в воду ультразвукового инструмента при подведении кнему напряжения 0 =30 В значение измеренного тока составляет 0,15 А, Увеличив подводимую мощность, значениеактивной составляющей Эд тока повышают до 0,24 А. Этому соответствуетОзначение амплитуды Я о рабочей частиинструмента (40 мкм). Анвлогичным образом измеряют амплитуды колебаний при работе инструмента в других режимах (ультразвуковое резание, ультразвуковая дезинтеграция и др,), При замене ультразвукового инструмента до начала измерений определяют настоянный коэффициент К, который для различных типов инструментов различный.Таким же образом измеряется амплитуда колебаний ультразвуковых инструментов, состоящих из дисковых пьеэокерамических преобразователей, пассивной и активной волноводных накладок.Измерения, проведенные при колебаниях ультразвукового инструмента нв воздухе, показывают, что коэффициент К для данного типа инструментов равен 1 ОО ф"1 фнению с известным, уменыпается с 10до 2%,Формула изобретения Способ измерения амплитуды колебаний рабочегр конца ультразвукового инструмента, включающий измерение величины электрического тока, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что, с. целью повышения точности и надежности, определяке постоянный коэффициент К пропорциональности .как отношение амплитуды колебаний рабочего конца на воздухе к соответствующей активной составляюшей 5 токаАО возбуждения, измеряют активную составляквпую 5 А тока возбуждения в процессе работы, а амплитуду А колебаний рабочего конца инструмента определяют по формуле А=К 5 А.Источники информации,принятые во внимание при эюжертизе1. Авторское свидетельство СССР481785, кл. 6 01 Н 1/00, 1973 (прототип) ./ Чаярозбуяобрйтрумена,тель Н. ДолговаС,Мигунова Ко ктор А дактор А, Козори Тираж 507ИИПИ Государственногпо делам изобретений и5, Москва, Ж-З 5, Ра аказ 7247/4 одписное ета СССР ийнаб., д. 4/5 ко к к филиал ППП "Патент од, ул, Проектная 5 96054При работе инструмента в воде приЭд =0,1 А значение амплитуды колебанийсоставляет А =КЭ= 10 мкм,.Экспериментальное определение способа производится на кромках. При камере- йнии амплитуды колебаний рабочего концаулвгразвуковых инструментов во времяопераций на склере и роговице глаза, атакже при выполнении операции дакриоцисториностомии с распиливанием кости 1 Оультразвуковой пилой.Использование предлагаемого способапозволяет про.:одить измерения непосредственно во время выполнения операций,что позволяет контролировать параметры 35процесса ультразвукового резания и поддерживать их близкими к оптимальным.Из-за длительного напряжения органовзрения оператор утомляется, Использование способа позволит резко сократить уй. (приблизительно в 10 раз) время измерений с одновременным улучшением условий труда оператора. Погрешность иэмерений предлагаемым способом по срав