Устройство для ультразвуковой обработки

СОЮЭ СОВЕ ВСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 В 06 В 1/ 1(71) Московское особое конструкторскоебюро средств автоматизации и контроля иэлектроэрозионного оборудования(56) Авторское свидетельство СССРМ 180474, кл. В 06 В 1/08, 1964.(54) УСТРОЙ СТВО ДЛ Я УЛ ЬТ РАЗ БУКОВОЙОБРАБОТКИ 5 у.7 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР( 7) Использование: ультразвуковая обработка групповым инструментом. Сущность изобретения: выходная часть концентратора 2 ультразвуковых колебаний содержит примыкающие к рабочей части 4 инструмента стержни 3, расположенные на участках наибольшего удаления от центра тяжести поперечного сечения рабочей части 4. В случае использования инструмента с неравномерно расположенными по сечению элементами рабочей части стержни группиру:от на участках концентрации массы инструмента. При этом площадь сечения стержней прямо пропорциональна массе этих участков. 2 з,п. ф-лы, 9 ил.Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано вультразвуковых станках для размерной обработки твердых хрупких материалов, например, при одновременном вырезании 5нескольких деталей из полупроводниковыхматериалов групповым (многоместным) инструментом или при получении плоских, атакже рельефных художественых изображений в поделочных камнях. 10Известны устройства для ультразвуковой обработки, выполненные в виде преобразователя ультразвуковых колебаний сприкрепленным к нему волноводом-концентратором стержневого типа, конец которого соединен с инструментом.При относительно больших поперечныхразмерах инструмента, близких к четвертидлины продольных колебаний инструмента,эти устройства имеют неравномерность амплитуды продольных колебаний по рабочейплощади инструмента, недостаточность егоохлаждения, снижающее качество изготовленной детали., а также требуют большогорасхода энергии для привода рабочей площади инструмента в колебания до заданнойамплитуды.Меньшего расхода энергии требуют устройства для ультразвуковой обработкигрупповым инструментом, выходная часть 30волновода-концен оратора которых выполнена "грибкового" или полого вида.Однако, в этих устройствах также имеется недостаточно равномерное распределение амплитуды продольных колебаний по 35рабочей площади инструмента большогопоперечного размера, а также недостаточноохлаждение инструента и большой расходэнергии.Более совершенным для сохранения 40одинаковой по всей рабочей площади инструмента амплитуды продольных колебанийявляется известное устройство для ультразвуковой обработки, в котором в выходнойступени концентратора-олновода по всему 45поперечному сечению выполнены отверстия или щели глубиной до плоскости узловсмещения продольных колебаний,Применение известного волноводаконцентратора ограничено для инструмента симметричного сечения с равномернорасположенными по нему режущими лезвиями (вставками) и с равноудаленными краями от центра тяжести сечения.С инструментом несимметричного сечения и с неравномерно расположенными порабочей поверхности вставками, в том числе разной локальной массы, а такке дляинструмента переменной (неравномерной)толщины по сечению, известный волноводконцентратор имеет следующие недостатки,Отсутствие ориентации отверстий и щелей (а соответственно и оставшегося "тела")выходной ступени волновода-концентратора относительно неодинаково удаленных отцентра тяжести сечения инструмента участков, расположенных ближе к периферии инструмента. уменьшает равномерностьамплитуды продольных колебаний по рабочей площади инструмента и способствуетвозникновению паразитных изгибных и поперечных колебаний в нем.Неравномерность указанной амплитуды еще более увеличивается при фасонномили аксиально асимметричном сечении инструмента, а также при его неравномернойтолщине. При этом полезная при обработкепродольная амплитуда колебаний на указанных участках сечения инструмента снижается и для ее поддержания требуетсяувеличение расхода энергии, что ухудшаетохлаждение инструмента, Охлаждение инструмента недостаточно также и из-за недостаточно развитой поверхности выходнойчасти волновода-концентратора.Все указанные недостатки приводят кснижению качества ультразвуковой обработки.В устройстве для ультразвуковой обработки выходная часть волновода-инструмента выполнена в виде стеркней,соединенных с инструментом на участках .его сечения наиболее удаленных от центратяжести(при аксиально симметричной форме сечения инструмента).При фасон ном и аксиально асимметричном сечении инструмента, а также при неравномерной толщине инструмента, т.е, приналичии в его сечении локальных масс, стержни соединены с инструментом на участкахего наибольшей массы, а площадь сечениястержней пропорциональна массе примыкающей части инструмента,Такое выполнение выходной асти волновода-концентоатора в виде стержней,ориентированных относительно сечения инструмента повышая равномерность амплитуды продольных .колебаний по рабочейплощади инструмента как симметричной,так и фасонной формы сечения, а также принеравномерном по толщине инструменте,имеющем поперечные размеры, близкие кчетверти длины волны продольных колебаний,Одновременно снижается расход энергии для поддержания продольных колебаний инструмента заданной амплитуды, атакже улучшается его охлаждение как засчет более развитой поверхности выходнойчасти концентратора олн года, выполненной в виде стержней,На фиг.1 изображена конструкция 5предлагаемого устройства с групповым инструментом аксиально симметричного сечения в форме правильногс шестиугольника(на последующих фигурах - примеры формыи ориентации стержней выходной части волновода-концентратора относительно инструмента); на фиг. 2, 3, 4, 5 и 6 - вариантыинструментов с контуром по форме правильных многоугольников; на фиг. 7 - аксиально асимметричный контур инструмента; 15на фиг,8 - групповой вариант инструментас разной массой вставок; на фиг.9 - вариантинструмента переменной толщины с рельефным изображением.Устройство состоит их ультразвукового 20преобразователя 1, соединенного с волноводом-концентратором 2, имеющим в выходной части стержня 3, расположенные научастках, наиболее удаленных от центра тяжести сечения прикрепленного к ним группового инструмента 4 и, выполненного,например, в виде отверстий, высверленныхв пластине в порядке пчелиных сот, Некоторые отверстия могут быть соединены с полостями между стержчями для улучшения 30попадания рабочей жидкости и эвакуацииотходов обработки из центральной частиинструмента.Стержни ориентированы относительнопоперечного сечения инструмента таким 35образом, что расположены на проекцияхосей его сечения например, х, у, л (фиг,1) их, у (фиг,ЗЯ, относительно которых осевыемоменты сопротивления минимальны т.е,отношение момента инерции относительно 40этих осей к расстоянию до налболее удаленной точки поперечного сечения инструмента минимально) Писаренко Г.С. и др,Справочник по сопротивлению материалов.Изд, "Наукова думка", Киев, 1975, с, 21). 45Физический смысл ориентации стержневой заключается в том, что стержни расположены в местах поперечного сеченияинструмента, в которых наиболее возможновозникновение изгибных и поперечных 50колебаний, т,е, на участках, имеющих наименьшую жесткость относительно указанных осей, Стержни поддерживают этиучастки сеченля, поепятствуя возникновению паразитных колебаний, 55Г 1 одобные участки сечения инструмента, как правило, находятся в местах наиболсе удаленных от центоа тяжести. Сбщую площадь сечения стержней устанавливают в зависимости от требуемогокоэффициента усиления концентратора.В случае группового фасонного инструмента при неравномерной массе отдельныхвставок 5,6,7.8 и 9 (фиг.8) стержни примыкают к инструменту в местах наибольшей массы вставок 5, 7, 9. Участки со вставками 6 и8, ввиду малой массы при формированиистержней, не учитывают. При этом площадьсечения каждого стержня выполнена пропорциональной массе примыкающей вставки, что обеспечивает работу всех стержнейна одной общей резонансной частоте, снижая расход энеогии, необходимой для поддержания заданной амплитуды продольныхколебаний равномерно по всей рабочейплощади инструмента, а также способствует уменьшению паразитных колебаний инструмента.При исполнении инструмента с рельефным изображением переменным по толщине (фиг.9) учтена как ориентация стержнейотносительно наиболее массивных участковинструмента, так и увеличенное сечениестержня на проекции участка инструмента,имеющего наибольшую массу, При этомстержни акже расположены в местах наиболее удаленных от центра тяжести инструмента,Это обеспечивает повышение равномеоности амплитуды продольных колебаний по рабочей площади инструмента, еголучшее охлаждение, а также меньший расход энергии для приведения инструмента впродольные колебания заданной амплитуд ььФормула изобретения1. Устройство для ультразвуковой обработки, содержащее групповой инструмент исвязанный с ним концентратор, выходнойучасток которого выполнен в виде наборастержней, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения технологических возможностей, стержни расположены на наиболееудаленных от центра тяжести инструментаучастках его поперечного сечения,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, стержни сгруппированы научастках концентрации массы элементовинструмента.3. Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что площадь сечения стержней,примыкающих к участкам концентрациимассы элементов инструмента, прямо пропорциональна массе этих участков,1779412Составитель А, Левченко Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С. Юск кэз 4403 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10