Инструмент для ультразвуковой обработки

Союз Севетскии

Социалистических республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<и1893465

К АВТОРСКОМУ С ТВЛЬСТВУ (е1) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Завалено 180430 (21) 2915316/25-27 (51)М. Кл З с присоединением замаки ЖВ 23 К 20/10

Государстееннмй аеинтет

СССР не делам нзобретеннй н етарытнй (23) ПриоритетОпубликовано 301231. Бюллетень йй 48

Дата опубликования сизисанив 30.1231

{53) УДК 621. 791. .16.037.(088.8) (72) Авторы изобретенил

С.A.Äîâíàð, А.М.Григорьев и И.П.5(нович, 1 (Физико-технический институт AH В орусской CCP (71) Заявитель (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет плавной настройки резонансного режима работы в широком диапазоне нагрузок и повышение амплитуды колебаний.

29

Поставленная цель достигается тем, что на торце стержня в диаметральной плоскости выполнена прорезь, глубина которой равна нечетному числу четвертей распространяющейся в инструменте волны колебаний, а ширима прорези составляет 0,1-0,2 диаметра стержня,-гайка имеет соосный стержню конус, расположенный в проЮ,е,и.

Изобретение относится к обработке металлов давлением с ультразвуком и может найти применение в инструментальном производстве, металлообрабатывающей и электронной промышлен-. ности, например, на операциях сборки полупроводниковых приборов и ии«. тегральных схем.

Широко известны инструвюнты для ультразвуковой обработки, выполнен- . ные в виде сплошных и пустотелых стержней с рабочим торцом. Известные инструменты отличаются простотой .и надежностью конструкции (1) .

Однако они не обесцечивают возможности настройки на резонансный режим работы в широком диапазоне нагрузок.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является инструмент для ультразвуковой обработки, содержащий стержень с гайкой.Инструментобеопечивает воэможность увеличения несущей способности инструмента под нагрузи p) °

Однако при высоких нагрузках, несмотря на увеличение его добротности, значительно снижается амплитуда колебаний н снижается эффективность эксплуатации инструмента. Кроме этого, известный инструмент обла- дает только воэможностью грубой настройки на резонансный режим за счет его сжатия-растяжения.

Для эффективной работы инструмент должен обладать элементом плавной (тонкой) ручной настройки, не снижаю.щим в значительной степени его амплитуду колебаний и обеспечивающим настройку резонансного режима работы и чувствительность к управлению samoaняемыми процессами.

893465

f5

Формула изобретения

На торце стержня выполнена нторая прорезь перпендикулярная первой.

На фиг.1 изображена конструкция инструмента с эпюрой колебаний; на фиг.2 — представлены зависимости изменения добротности Q и амплитуды

А колебаний инструмента при изменении усилия Р закручивания гайки.

Конструкция инструмента выполнена н виде стержня 1 с гайкой 2, гайка содержит соосно размещенный стержню конус 3, контактирующий боковой поверхностью К с прорезью М, расположенной в диаметральной плоскости стержня, при этом глубина прорези равна нечетному числу четвертей распространяющейся н инструменте волны А колебаний, а ширина составляет

0,1-0,2 диаметра Д стержня, прорезь

М выполнена крестообразной.

Инструмент работает следующим образом.

Ультразвуковые колебания от нолновода (услонно не показан) передаются на инструмент и распространяются в нем на резонансной частоте с длиной волны 3., При необходимости работы инструмента при более высокой нагрузке или износе рабочего торца, т.е. изменении резонансной длины инструмента, нкручиванием конуса 3 в прорезь М за счет закручивания гайки 2 на стержень, 1, происходит изгиб разделенных прорезью частей стержня. Это изменяет резонансную частоту колебаний, т.е. длину волны добротность Я и амплитуду А колебаний

При нкручинании гайки 2 конус 3 изгибает разрезанные части стержня

1, что приводит к изменению напряженно-деформированного состояния материала стержня и изменяет акустические характеристики волноводной среды. Однако, при сжатии материала (или по растяжению) уменьшается амплитуда колебаний, что соответствует эащемлению инструмента уже н свободном (ненагруженном) состоянии.

Выполнение на инструменте крестообразной прорези способствует воэможности работы инструмента в его разрезанной части с наиболее высокой амплитудой (например, при прорези под углом 120 ) и является более технологичной, так как объемы материала колеблются независимо друг от друга.

Это приводит наряду с повышением амплитуды колебаний и к увеличению добротности эа счет снижения потерь на внутреннее трение. Наиболее оптимальной и конструктивно обоснованной шириной прорези является величина, ранная (0,1-0,2)Д, которая обеспечивает достаточную степень регулировки и конструкционную прочность стержня. Окончание прорези в узле колебаний стержня, в котором присутствуют наибольшие амплитуды давлений, способствует при незначительном изгибе элементов разрезанной части инструмента значительному влиянию на характер распространения в инструменте ультразвуковой волны. При этом отпадает необходимость сжимать весь стержень, а управлять небольшими изменениями усилий наиболее чувствительной к изменению напряжений узловой зоной инструмента.

Предлагаемая конструкция инструмента при меньших усилиях выкручивания гайки обеспечивает увеличение добротности О,и незначительно снижает амплитуду A колебаний инструмента.

1. Инструмент для ультразвуковой обработки, выполненный в виде стержня с гайкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет плавной настройки резонансного режима работы в широком диапазоне нагрузок, на торце стержня в диаметральной плоскости выполнена прорезь, глубина которой равна нечетному числу четвертей распространяющейся в инструменте волны колебаний, а ширина прорези составляет 0,1-0,2 диаметра стержня, гайка имеет соосный стержню конус, расположенный в прорези .

2. Инструмент по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения амплитуды колебаний, на торце стержня выполнена вторая прорезь перпендикулярная первой.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

Волосатов В.A. Ультразвуковая обработка. Лениздат, 1973, с.96.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 623622, кл. В 23 К 19/00, 1976 (прототип).

A,икн Q О 20 30 40 50 60 О 80 Ю0 Юо

Составитель В.Катин

Техред Т. Маточка Корректор M.Øàðoøè

Редактор A.Âëàñåíêo

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4

Заказ 1133б/16 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пс делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб., д.4/5