Инструмент для ультразвуковой обработки Советский патент 1983 года по МПК B23K20/10 

Изобретение относится к обработк материалов с ультразвуком, в частности к инструменту для ультразвуковой обработки, и может найти прим нение в сварочном производстве в об ласти микроэлектроники, преимущественно при сборке полупроводниковых приборов и интегральных схем. Известен инструмент для ультразвуковой обработки, выполненный в виде стержня резонансной длины, установленного в стакан Щ . Однако в этом инструменте рабочи торец жестко связан с телом инструмента и колеблется вместе .с ним на одной частоте и при одинаковой ампл туде колебаний, что не позволяет производить варьирование параметров инструмента и настраивать колебательную систему в требуемый; режим. Известен инструмент для ультразвуковой обработки, который снабжен регулировочным винтом с всэзможность контактирования при увеличении коле баний с волноводом 2j. . В данном инструменте винт выполняет роль гасителя амплитуды колеба ний и не может изменять упругости колебаний инструмента, что является его недостатком. Известен также инструмент для ультразвуковой обработки, выполненный в виде стержня резонансной длины и снабженный со стороны не-, рабочего конца трансформатором колебаний, выполненным в виде кольца, длина окружности которого кратна дл не волн колебаний, распространяющих ся в инструменте И. Недостатком известного инструмен та является то, что он не обеспечивает достаточной воспроизводимости качества обработки. Наиболее близким техническим решением к изобретению является инстр мент для ультразвуковой обработки, содержащий стержень резонансной дли ны с рабочей частью и аккумулятор энергии колебаний С4 . Недостатком данного инструмента является низкое качество обработки. Цель изобретения - улучшение ка|чества обработки. Поставленная цель достигается тем, что инструмент для ультразвуко .вой обработки, содержащий стержень резонансной длины с рабочей частью и аккумулятор энергии колебаний, снабжен плоской пружиной, размещенной между аккумулятором энергии колебаний и стержнем, и винтом, установ пенным в аккумуляторе энергии ко лебаний с возможностью взаимодействия с одним из концов плоской пружи ны, другой конец которой закреплен в стержне. . На чертеже представлен инструмент для ультразвуковой обработки материалов . Инструмент содержит стержень 1 резонансной длины с рабочей частью 2 в виде режущего лезвия, аккумулятор энергии колебаний в виде дополнительной массы 3 и упругой перемычки 4, соединяющей массу 3 состержнем 1 в пучности его колебаний, регулятор упругости перемычки 4, выполненный в виде винта 5, установленного в дополнительной массе 3 и упругого элемента в виде С-образной пружины 6, установленной между торцом винта 5 и стержнем 1 в узловой зоне колебаний последнего. Инструмент работает следующим образом. Ультразвуковые колебания от преобразователя 7 через волновод-концентратор 8 передаются на рабочую часть 2 стержня 1 и через упругую перемычку 4 на дополнительную массу 3. В процессе обработки (резки) материал 9, таким образом, находится под воздействием ультразвуковых колебаний рабочей части 2 и колебаний низкой частоты, возбуждаемых перемещениями массы 3 относительно положения равновесия, колебания которой происходят под воздействием ультразвуковых колебаний стержня 1 резонансной длины и передаются об.ратно на рабочую часть 2 через упругую перемычку. Процесс обработки с дополнительным вводом колебаний низкочастотного спектра обеспечивает миграцию узлов и пучностей колебаиий режущего лезвия, что устраняет застой материала в узловых зонах и тем самым иитенсифицирует процесс обработки, в общем случае в процессе работы инструмент испытывает переменные сопротивления нагрузке со стороны обрабатываемого объекта. При Значительных усилиях нагружения может происходить полное или частичное гашение амплитуды ультразвуковых колебаний. В рассматриваемом .же случае дополнительная масса с упругой связью выполняет роль аккумулятора энергии колебаний ультразвуковой частоты с последукяцей передачей ее обратно на рабочую часть инструмента в виде низкочастотного спектра. Этим объясняется подача в зону обработки дополнительного колебательного импульса, что обеспечивает устойчивость процесса ультразвуковой, обработки без изменения энергосиловых параметров извне. Дополнительный импульс передается периодически по мере аккумулирования (накопления) энергии в колебательной системе. Для упрощения представления передачи дополнительных колебаний рассматривают каждый импульс как зату хающие колебания системы (реальная система) Свойства реальной систем определяются тремя параметрами: ма сой, упругость и коэффициентом тр нуя (или затухания), характеризукиц потери в среде. Для затухающих колебаний уравне .иие движения систем можно записать в в и де где т- масса; -г смещение массы; упругость системы; сопротивление среды. Как показывает практика, реализация акустической системы по расчетным величинам требует значитель ной подгонки элементов системы в каждом конкретнс случае. Поэтсму для упрощения расчетной части рассматривают систему колебаний консервативную/ T.ei пренебрегая потерям на сопротивление. Для передачи колебаний массы на рабочее тело стержня резонансной дли.ны упругость перемычки должна быть меньше упругости стержня инстр мента. Задаваясь одним из параметров си темы, всегда можно определить друго параметр для обеспечения условий передачи колеоаний от аккумулятора на рабочую часть инструмента. Поскольку в любом случае конкретного выполнения инструмента по расчетным величинам требуется подгонка его характеристику то в предлагаемой конструкции предусмотрена возможность регулировання упругости перемычки путем изменения ее напряженного состояния, что позволяет компенсировать упрощенные допущения при расчете и настраивать систему коле- баний в требуемый режим. В лабораторных условиях проводят сравнительные испытания предлагаемого инструмента при ультразвуковой резке на частоте 20 кГц слоистых материалов - стеклотестолита,и гетинакса в виде пластин толщиной 3 мм, Мощность генератора ультразвуковых колебаний 2,5 кВт. Инструмент изготавливают из стали Х12М (НРС 60-62) резонансной длины 80 мм. Сечение - треугольник 1C основанием 10 мм и высотой 20 мм. .Питание преобразователя ПМС-7А осу щестнляют от генератора 43Г-10У. Упругую перемычку изготавливают сечением 10-1 мм, присоединенная масса 70 г. Использование предлагаемого инструмента снижает рабочие усилия примерно на 30% по сравнению с прототипом и при этом уменьшается величина дефекта по срезу. Преимущество инструмента заключается еще и в тем, что в процессе обработки отсутствуют пережоги обрабатываемого материала,

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ, содержащий стержень резонансной длины с рабочей частью и аккумулятор энергии колебаний, отличающийс я тем, что, с целью улучшения качества обработки, он снабжен плоской пружиной, размещенной между аккумулятором энергии колебаний и стержнем, и винтом, установленным в аккумуляторе энергии колебаний с возможностью взаимодей- ствия с одним из концов плоской пружины, другой конец которой закреплен в стержне. О) С о