Устройство для ультразвуковой резки Советский патент 1993 года по МПК B26D1/04 

Изобретение относится к резке листовых неметаллических материалов и ультра- звуко|зой технике, точнее к способам и устройствам для резки листовых немётал- лических материалов с использованием режущих элементов, совершающих воз вратнр-поступательное движение, а именно колебания ультразвуковой частоты, и может использоваться в технологии и изготовлении изделий из композиционных материалов для резки и раскроя тонкослойных композиционных материалов на основе ор- гано-, угле-, стеклонаполнителей, ненаполненных пластиков, дерева, кости и т.д. и конструкций из них.

Целью изобретения ялвляется расширение технологических возможностей, заключающееся в придании способности эффективной резки композиционных материалов на основе органо-, угле-, стеклонаполнителей.

Это достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой резки, состоящем из генератора, соединенного с электромеханиче- ским преобразователем, съемных трансформатора механических колебаний и режущего лезвия, совершающих колебания с амплитудой до 50 мкм, режущая кромка выполнена зубчатой, образованной дугами . окружностей диаметром D 0,25 мм при межцентровом расстоянии S, удовлетворяющем условию (размеры в мм) V 0,08/0 - 0,02/ S D, полученными при вырезании импульсным лазером.

Зубья режущей кромки позволяют распиливать разрезаемый материал при колебательных движениях лезвия, что повышает эффективность резания.

Диаметр дуг окружностей зубьев D 0,25 мм при межцентровом расстоянии S, удовлетворяющем условию (размеры в мм) V0.08/D -0,02/ S D позволяет получать зубцы режущей кромки высотой не

00

о

СП

о

со XI

менее 0,02 мм при межцентровом расстоянии не более 0,25 мм. При невыполнении этих условий эффективность резания снижается из-за малой высоты зубца или большого межцентрового расстояния, что установлено экспериментально. При S D окружности не образуют кромку, а являются отдельными отверстиями. Нижнее значение диаметра ограничивается возможностями лазерной резки и составляет 0,05-0,06 мм. Применение импульсного лазера позволяет получить окружности малого диаметра, и что существенно вследствие специфических для лазерной резки скоростей нагрева и охлаждения, позволяет получить на образуемой поверхности твердые тугоплавкие , соединения: нитриды и оксиды титана. Наличие указанных соединений повышает износостойкость лезвия.,.....

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - взаимосвязь между высотой зубьев, диаметром образующих окружностей дуг и межцентровым расстоянием.

Устройство состоит из корпуса 1 с рукояткой, генератора 2, соединенного с электромеханическим (пьезоэлектрическим) преобразователем 3 посредством кабеля 4 с выключателем 5, трансформатора б механических колебаний (например, ступенчатого типа), узла 7 крепления лезвия, представляющего собой цанговый зажим (возможно также применение резьбового соединения) и титанового лезвия 0, режущая кромка которого образована дугами окружностей с диаметром D 0,25 мм при межцентровом расстоянии S, удовлетворяющем условию ,08/0 - 0,02/ S D, полученным вырезанием импульсным лазером, например типа Квант-15 с энергией импульса 8 Дж, напряжением накачки 400 В, скоростью реза 150 мм/с.

При этом диаметр окружностей дуг D 0,25 мм позволяет получить высоту зуба Н, так показано на фиг.2, определяемую из прямоугольного треугольника ABC и равную

Н

1 2

0 2

VD2

S2

(D -VD -S ), что дает после преобразования

S 2 VH(D-H).

Поскольку минимальная величина высоты зуба, при которой сохраняется эффективность резания составляет 0,02 мм, что

определено экспериментально, после подставки этого значения в полученное выражение имеем

,08(D-0,02)

Для диаметра D 0,25 мм; S 0,16 мм; Н 0,04 мм,

Устройство работает следующим образом.

Электрические колебания от генератора 2 по кабелю 4 через выключатель 5 подаются на электромеханический преобразователь 3, преобразуются в

механические колебания, усиливаемые трансформатором колебаний 6 до амплитуды 30-50 мкм, и через цанговый узел зажима подаются на лезвие 8, совершающее колебания с указанной амплитудой.

Режущая кромка лезвия, образованная окружностями диаметром D 0,25 с межцентровым расстоянием S 0,16 мм и высотой зуба Н 0,04 мм распиливает разрезаемый материал, причем тугоплавкие

соединения нитриды и оксиды титана повышает износостойкость лезвия. Частота колебаний 44 ± 4 кГц, мощность 30-60 Вт.

Применение предполагаемого устройства позволяет осуществить резку углепластиков на основе ленты ЛУП.02 и эпоксидном связующем толщиной 1,5-2 мм, стеклопластиков на основе ткани Т-10-80 и эпоксидном связующем толщиной 2-3 мм, а также трехслойных, сотовых конструкций,

дерева, кости и т.д. .

Форму ла изобрётения Устройство для ультразвуковой резки, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с электромеханическим преобразователем, трансформатор механических колебаний и установленное на нем с возможностью колебательного перемещения с амплитудой 30-50 мкм съемное лезвие с режущей кромкой, выполненное из титана, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, режущая кромка лезвия выполнена зубчатой и образована последовательно расположенными дугами окружностей диаметром D 0,25 мм с расстоянием S между их центрами, определяемым из зависимости

VO,08/D - 0,02/ S D, мм,

при этом материал лезвия в зоне режущей кромки включает твердые тугоплавкие соединения нитридов и оксидов титана.

Использование: резка листовых неметаллических материалов, ультразвуковая техника, технология изготовления изделий из композиционных материалов. Сущность изобретения: устройство для ультразвуковой резки содержит генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с электромеханическим преобразователем, трансформатор механических колебаний. На последнем установлено с возможностью колебательного перемещения с амплитудой 30...50 мкм съемное лезвие с режущей кромкой. Режущая кромка выполнена зубчатой и образована последовательно расположенными дугами окружностей диаметром D 0,25 мм с расстоянием S между их центрами, определяемым из зависимости VO,08/D -0,02/ S D. Лезвие выполнено из титана. При этом в зоне режущей кромки материал лезвия включает твердые тугоплавкие соединения нитридов и оксидов титана.2 ил.