Устройство дл ультразвуковой обработки Советский патент 1976 года по МПК B06B3/00 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различном технологическом оборудовании при обработке материалов с наложением ультразвуковых колебаний.

Известны устройства для ультразв ; овой обработки, содержащие электроакустический (магнитострикционный или пьезоэлектрический) преобразователь, соединенньШ с вол новодной системой, и инструмент. В таких устройствах передача ультразвуковых колебаний от электроакустического преобразователя к инструменту осуществляется через волноводную систему стержневой формы.

Недостатком известных устройств являет ся их невысокая добротность и нестабильность амплитудно-частотных характеристик, снижающая эффективность устройств при технологическом применении. Это вызвано тем, что работа существующих конструкций основана на использовании одномерного резонанса, т.е. резонанса стержня.

Иель изобретения - повышение добротности волноводной системы.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве волноводная система выполнена Е виде тригональной призмы с размерами основания к высоты, кратными длине полуволны возбуждаемых в ней колебаний. Длину стороны основания призмы выбирают кратной дл{ше поперечной полуволны возбуждаемых колебаний, а высоту призмы- кратной продольной полуволны указанных колебаний. Электроакустический преобразователь может быть присоединен как к центру боковой грани призмы, так и к ее верщине. Наилучшие результаты достигаются при присоединении инструмента в центре основания призмы перепен,цикул5фнэ последней.

Дчя работы на высших гармониках либо при необходимости возбуж цения нескольких инструментов с параллельными друг относительно друга осями волноводная система может вьшолняться в виде призм или граненых фигур, форма которых образована путем многократной мультипликации на плоскости элементарной ячейке в виде триго- нальной призмы, имеющей размеры, соответствующие первой моде колебаний.

На фиг. 1 изображено предлагаемое усгройство с электроакустическим преобразователем, закрепленным в центре боковой граич призмы на фиг. 2 - то же, с преобразо вателем., установленным в вершине призмы: на фиг. 3 и 4 - варианты выполнения уст ройства при возбуждешга его несколькими преобразователями; на фиг. 5 схема, иллюстрирующая смещение частиц на поверх- ности призмы при длине стороны его осно« вания равной длине поперечной волны, на фиг. 6 - устройство с волноводной системой, форма которой образована мультиплинацией элементарной ячейки в виде тригч нальной призмы; на фиг. 7 - устройство, показанное на фиг. 6, оснащенное несколь- кими инструментами.

Устройство содержит электроакустический преобразователь 1, прикрепленный к правильной тригоналъной призма 2, и инструмент 3.

Электроакустический преобразователь 1 прикрепляется к призме 2 в центре ее боковой грани (фиг. 1) или в верщине призмы (фиг. 2). Направление излучаемых преобразователем продольных колебадшй параллельно вьюотэ основания призмы. Обрабатывающий инструмент 3 закрепляется перпендику-, лярно плоскости основания призмы в его ценч тре.

Электроакустический преобразователь 1 и инструмент 3 соединяются с призмой 2 известными способами - с помощью .пайки, сварки, склеивания, а также резьбовых и конических соединений, ..

Высота d длина стороны основания призмы связываются кратными соотнощениями с длинами продольной m-i6o поперечной полу- вОл&.. Д,гщна сторонь основания выбирается равнЬй jl-,- или где /- - дгшна поперечной волны. В первом случае устройство наиболее пригодно для получения продольных колебаний на инструменте и бегущей BOJ.Hbi на гранях призмы, на оснащенной И№ струментом (направление векторов скорости в различных местах призмы указано стрелками на фиг. s), во втором - для возбуждения поперечных колебаний с вращением волны на инструменте в одном направлении с периодом оборота, равным периоду воз- булодаемых колебаний. В обоих случаях толг щина призмы принимается меньшей .й,Длина инструмента и габариты электро-, акустттческнх преобразователей рассчитываются по известным соотнощениям с уче« том скорости продольной и поперечной волн для их материалов.

В предлагаемом устройстве призма быть совмещена с рабочим инструментом. При необходимости устройство возбуждается несколькими преобразователями, устанавливаемыми в центрах боковых граней и в вершинах призмы (фиг. 3 и 4).

С использованием формы волноводной

системы в виде призмы .путем мультипликации последней в плоскости основания могут быть образованы волноводные системы, имеющие форму ромбических, гексагональных и других призм (фиг. б), выполненные из сплошного материала, причем выбор размеров последних основывается исходя из размеров тригональной призмы для первой моды колебаний, которая в данном случае

рассматривается как- элементарная ячейка. Они могут применяться непосредственно в качестве рабочего инструмента (например, в виде притирочных плит и т.д.)., а также снабжаться несколькими параллельными между собой инструментами, устанавливаемыми в центры оснований элементарных ячеек (фиг. 7/.Использование волноводных систем в форме тригональной призмы повыщает добротность устройства в 7-10 раз в сравне1гии с волноводными системами стержневой формы.

. Формула изобретения..

1.Устройство для ультразвуковой обработки, содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с волноводной

системой, и инструмент, отличающееся тем, что, с цепью повышения добротности волноводной системы последняя выполнена в виде .тригональйрй, призмы с размерами основания и высоты.,, кратны-

ми йлине полуволны-войбуждабмых в ней колебаний... . ;

2.Устройство , отличающееся тем, что длина стороны основания призмы кратна длине попереч1юй полу- волны возбуждаемых колебаний.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что высота призмы кратна длине продольной полуволны возбуждаемых колебаний.

4.Устройство по шг. 1-3, отличающееся тем, что электроакустический преобразователь присоединен к центру боковой грани призмы.

5.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что электроакустический преобразователь присоединен к вершине призмы.

6.Устройство по пл. 1-3, отличающееся тем, что инструмент

присоединен в центре основания призмы перпендикул5фно последней.

7. Устройство по пп. 1-6, отличающееся тем, что волноводная система образована мультиплккадией тригональной призмы в плоскости ее основания.

Фа г. 2

Фаг.

Фиг.5

Фиа.6