Устройство для ультразвуковой обработки Советский патент 1986 года по МПК B23K20/10 

1

Изобретение относится к области сварки и может найти применение в машиностроении, приборостроении и медицине.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается путем расширения частотного спектра ультразвуковых колебаний за счет возбуждения помимо основной частоты более низкой частоты.

При расположении ряда тел вращения на направляющей (стержне) с возможностью их осевого перемещения импульс энергии от колеблющегося с-резонансной частотой волновода передается первому телу, которое упругим ударом передает импульс второму телу и т.д. вплоть до рабочего инструмента. Каждое тело вращения характеризуется собственной резонансной частотой, соответствующей его размерам и массе. Поскольку в конструкцию концентратора входит набор тел вращения различной массы, находящихся в .сложном колебательном воздействии, то на основную частоту накдадываются колебания широкого спектра частот. Таким обра- -зом, происходит сложное колебатель- ное движение тел вращения, включающ их попарное взаимодействие, колебание каждого тела со своей резонансной частотой и колебание направляющей с частотой вынуждающей силы ультразвукового генератора.

При достаточно плотном контакте между телами вращения частота колебаний конца концентратора близка к частоте преобразователя. По мере увеличения зазора спектр колебаний составного концентратора расширяетс При этом расширение спектра колебаний происходит преимущественно в область более высоких частот относительно частоты преобразователя. Это связано с небольшим сдвигом фаз во взаимодействии между телами за счет малой величины запаздывания при их соударениях. По мере уменьшения усилия сжатия тел вращения они получаю большую степень свободы и спектр колебаний начинает расширяться как в высокочастотнзпо, так и в низкочастотную области. Варьируя усилием сжатия, можно получить шумовой спек ультразвуковых колебаний или спектр с доминированием одной из частот

10

15

20

25

2224642

любой его области. Это позволяет использовать устройство в совокупности с одним стандартным ультразвуковым генератором в качестве преобразователя частоты для решения различных технологических задач. .

На фиг. 1 показано устройство с концентратором в виде усеченных конусов; на фиг. 2 - то же, с концентратором в виде набора шаров.

Устройство содержит магнитострик- ционный преобразователь 1, болновод 2, оканчивающийся стержнем 3. На стержень 3 нанизываются тела 4 вращения и инструмент 5, которые поджимаются к волноводу 2 с помощью пружины 6, стакана 7 и шайбы 8.

Стакан 7 с помощью резьбового соединения крепится на вставке 9, закрепленной в узле колебаний волновода 2.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотные электрические колебания преобразовьшаются магни- тострикционным преобразователем 1 и через волновод 2 передаются стержню 3 и телам 4 вращения. На стержне 3 размещается сменньш рабочий инструмент 5, который совершает сложные колебания. Причем степень и характер трансформации энергии и частоты колебаний определяется формой тел вращения, их массой, количеством и степенью поджатия которые обеспечи- ваются пружиной 6 путем навинчивания стакана 7 на вставку 8 и упором пружины в шайбу 9.

Пример. В качестве источника ультразвуковых колебаний используют генератор УЗДН-1 мощностью 400 Вт с частотой 22 кГц.

Волновод 2 изготавливают из стали 45 с резо нансной длиной 118 мм. Кон- цен.тратор выполняют из набора тел вращения в виде усеченных конусов в количестве 5 шт., нанизанных на стержень диаметром 4 мм. Поджатие тел вращения и инструмента производится тарельчатой пружиной из стали ХВГ и регулируется с помощью стакана из стали 36НХТЮ.

Работоспособность устройства оценивается при резке поликоровых плат толщиной 1 мм при длине реза 50 мм. Регистрация амплитуды смещения и частоты колебаний инструмента осуществляется с помощью пьезоэлектрическо- го датчика, приклеенного на инстру30

35

40

45

50

55

менте. Сигнал с датчика подают на милливольтметр ВЗ-38 и анализа- гор спектра СК-4-58 для измерения амплитуды и спектрального состава колебаний. Наряду с основной частотой возникают колебания от 1 до 300 кГц.

Производительность обработки плат возрастает на 18-23%.

Технико-экономические преимущест ва предлагаемого устройства заключается в следующем.

В устройстве простой конструкции одновременно с усилением (увеличени ем) амплитуды колебаний происходит преобразование частоты в широком спектре. Это позволяет эффективно

Редактор Л.Гратилло

,/ Фот./ Составитель А.Анохов Техред Л.Олейник

10

15

использовать устройство, кроме размерной обработки, в таких технологических процессах, как пайка, очистка и т.д.

Повьшаются производительность размерной обработки, качество пайки изделий с протяженными швами, очистки изделий с разнородными загрязнениями и т.д.

Конструктивно просто решается перестройка частоты колебаний в широком диапазоне, что позволяет эффективно обрабатывать изделия широкой мЪменклатуры.

Существенно расширяется сфера технологического применения устройства.

Корректор Г. Решетник

1649/13

Тираж 1001Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал гаш Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4