Устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов

ОП ИСАНИЕИЗЬЬРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и 990459 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 62.79 16.037 (088. 8) пф лелем лзееретеллй и еткрмткйДата опубликования описания 28.01.83 А. М. Григорьев, А. Г. Крючок, В, Г. Крючок,Н. Г. Титовец и И. П. Янович 1"/ ф 3 Минский ордена Трудового Красного-Знамени:,"; государственный медицинский институт й Белоруссий,научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к устройствам для ультразвуковой обработки твердых материалов и может быть использовано при резке, сварке; пайке материалов, а также в области медицины для вырезки биологических костных тканей,Известно устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод и ин. струмент - пуансон с очагом деформации в пучности колебаний 1.Однако в известном устройстве при больших усилиях нагружения нарушается резонансная настройка, меняется в очаге деформации интенсивность колебаний, что приводит к ухудшению качества обработки материалов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод радиальных колебаний и закрепленный на нем инструмент, выполненный в виде полого стержня резонансной длины с рабочим торцом 2.В известном устройстве не изменяется качество обработки материалов при увели 2чении усилий нагружения. Однако, поскольку величина удельных давлений по всему рабочему торцу у него одинакова, устройство требует довольно больших усилий резания, что отрицательно сказывается на 5 качестве обработки материалов .Снижение усилий резания особенно важно при резке биологических костных тканей, так как вызывает снижение плотности контакта инструмента с объектом обработки и исключает прижоги.Цель изобретения - снижение усилийрезания за счет увеличения удельного давления рабочего торца инструмента.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для ультразвуковой обработки 1 твердых материалов, содержащем преобразователь, волновод радиальных колебаний и закрепленный на нем инструмент, вы.полненный в виде полого стержня резонансной длины с рабочим торцом, стержень инструмента выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубья которой закреплены поочередно в зонах, соответствующих соседним пучностям радиальных колебаний юлновода, причем диаметр пооледнего соответствует кратному четному числу990459 Устройство работает следующим образом.Ультразвуковые колебания от преобразователя 1 через волновод 2 передаются на инструмент 3, В первый полупериод колебаний (фиг. 2) на величину, равную амплитуде колебаний в обрабатываемый материал, врезаются одни зубья 4 гребенки, а во второй полупериод (фиг. 3) - соседние. В волноводе 2 радиальных колебаний в соседних пучностях происходят, например в первый полупериод, колебания, сопровождающиеся соответственно сжатием и растяжением материала. Во второй полу- период колебаний в этих же пучностях напряжение и деформации меняют знак на 40 противоположный и уже эти соседние пучности соответственно растягиваются и сжимаются. Поэтому каждый полупериод на соседние зубья гребенки, а значит и на зоны рабочего торца под ними, подаются колебания противоположного знака. Такая картина колебаний по рабочему торцу увеличивает удельное давление, обеспечивает съем материала при меньших нагрузках, прикладываемых к инструменту.При выполнении зубьев 4 гребенки в виде плоских пружин, наклоненных под углом 0 а 90 к оси инструмента, в материал вводится тангенциальная составляющая колебаний. Такой прием обеспечивает еще и срез материала, кроме его разрушения в случае применения только продоль ных колебаний, Кроме того, при снижении формула изобретения длин волн радиальных колебаний, распространяющихся в нем.При этом зубья гребенки могут быть выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей инструмента относительно его оси, равным 0 и 90.На фиг,изображено устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов; на фиг, 2 - рабочая часть инструмента в первый полупериод колебаний; на фиг. 3 - то же, во второй полупериод колебаний.Устройство содержит преобразователь 1, волновод 2 радиальных колебаний и инструмент 3 резонансной длины в виде полого стержня с рабочим торцом. Стержень инструмента 3 выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубья 4 которой закреплены в зонах, соответствующих соседним пучностям Р, и Р 2 радиальных колебаний волновода 2. Диаметр последнего соответствует кратному четному числу длин волн радиальных колебаний, распространяющихся в нем. Зубья 4 могут быть выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей стержня инструмента относительно его оси, равным 0с 90. 5 1 О 15 го 25 4нагрузки упругие зубья гребенки обеспечивают возврат ее в нормальное устойчивое положение. Это приводит к дополнительному макроперемещению и резке обрабатываемого материала. Зубья 4 гребенки могут быть установлены в волноводе под углом друг другу, т. е. могут чередоваться с противоположным наклоном, Это обеспечивает введение тангенциальной составляющей колебаний в зону реза на соседних зубьях 4 в противоположных направлениях, что повышает производительность обработки, снижает усилия резания и обеспечивает за каждый полупериод колебаний, например при резке, одинаковую величину съема материала в направлении переднего и заднего углов резания.Изобретение позволяет снизить усилие резания за счет увеличения удельного давления, рабочего торца инструмента, а также увеличить производительность и снизить время резания. При использовании предложенного устройства для обработки костных тканей снижение усилия резания приводит к снижению плотности контакта инструмента с костной тканью, исключению при этом прижогов, сокращению времени операции и уменьшению послеоперационного периода пребывания больных в станционаре. 1. Устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод радиальных колебаний и закрепленный на нем инструмент, выполненный в виде полого стержня резонансной длины с рабочим торцом, отличающееся тем, что, с целью снижения усилий резания за счет увеличения удельного давления рабочего торца инструмента, стержень инструмента выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубья которой закреплены поочередно в зонах, соответствующих соседним пучностям радиальных колебаний волновода, причем диаметр последнего соответствует кратному четному числу длин волн радиальных колебаний, распространяющихся в нем.2. Устройство по и, 1, отличающееся тем, что зубья гребенки выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей инструмента относительно егооси, равным 0 Ю 90,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Ангелов Г. С. и др. Применение ультразвука в промышленности. М Машиностроение, 1975, с. 117, рис. Об.2. Ангелов Г, С, и др. Применение ультразвука в промышленности. М., Машиностроение, 1975, с. 117, рис. 11 в.990459 г.5 Составитель И. ХТехред И. ВересТираж таад уноваКорректор МПодписноеитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5ул. Проектная, 4 Редактор П. КоссеЗаказ 11023/19. Шарош ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений и113035, Москва, Ж - 35, Раушска филиал ППП Патент, г. Ужгород,