LT6782B - Polished workpiece holder with ultrasound actuator - Google Patents

Polished workpiece holder with ultrasound actuator Download PDF

Info

Publication number
LT6782B
LT6782B LT2019505A LT2019505A LT6782B LT 6782 B LT6782 B LT 6782B LT 2019505 A LT2019505 A LT 2019505A LT 2019505 A LT2019505 A LT 2019505A LT 6782 B LT6782 B LT 6782B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
frequency
piezoelectric element
mode
excited
oscillations
Prior art date
Application number
LT2019505A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2019505A (en
Inventor
Algimantas BUBULIS
Gytautas BALEVIČIUS
Vytautas OSTAŠEVIČIUS
Vytautas JŪRĖNAS
Original Assignee
Kauno technologijos universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kauno technologijos universitetas filed Critical Kauno technologijos universitetas
Priority to LT2019505A priority Critical patent/LT6782B/en
Publication of LT2019505A publication Critical patent/LT2019505A/en
Publication of LT6782B publication Critical patent/LT6782B/en

Links

Landscapes

  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

The invention belongs to the field of technologies for metal and ceramic surface treatment, and in particular- it is a holder for a workpiece with an ultrasonic actuator, which ensures better than usual quality during polishing. A new polishing workpiece holder with an ultrasonic actuator, present in a cylindrical piezoelectric element, is provided, in which high-frequency oscillations are excited, operating in the second-mode oscillation resonance mode, i.e., at the upper edge of the periphery of the cylindrical piezoelectric element. Depending on the shape of the cylinder, the frequency of the high-frequency second-mode oscillations, excited by the piezoelectric element, standing wave deformations with several nodes and blisters (at least two) are formed in the upper peripheral part of the cylinder, where the treated parts are fixed. In this way, several parts are treated simultaneously. Due to the selected cylinder shape, the frequency of the high frequency second mode oscillations, excited in the piezoelectric element, is twice as high as the frequency of the main resonant piezoelectric element, i.e. it reaches (~ 85 kHz), improves the surface quality of the treated parts, reduces surface cracks, reduces surface roughness.

Description

TECHNIKOS SRITISTECHNICAL FIELD

Išradimas priskiriamas metalų ir keramikos paviršių apdirbimo technologijų sričiai o konkrečiai - šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu, užtikrinantis geresnę, nei įprasta, kokybę šlifavimo metu.The invention belongs to the field of metal and ceramic surface treatment technologies, and more particularly to a holder for an abrasive workpiece with an ultrasonic actuator, which ensures better than usual quality during grinding.

TECHNIKOS LYGISBACKGROUND OF THE INVENTION

Yra žinomas šlifavimo įrenginys, mikrostruktūrinių paviršių formavimui silicio karbido ir volframo karbido bandiniuose, kuris susideda iš rėmo, kuriame įmontuota apdirbamos detalės pastūma su aukšto dažnio virpesių pjezokeitikliais, kurie suteikia virpesius išilgai šlifavimo disko tangentinio vektoriaus (žiūr. Bing Guo, Qingliang Zhao, Ultrasonic vibration assisted grinding of hard and brittle linear micro-structured surfaces, Precision Engineering, 48, 2017, 98-106, ISSN 0141-6359).There is a known grinding device for forming microstructural surfaces in silicon carbide and tungsten carbide samples, which consists of a frame fitted with a feedpiece feed with high frequency oscillating piezoelectric transducers that provide oscillations along the tangential vector of the grinding disk, see Bing Gu, assisted grinding of hard and brittle linear micro-structured surfaces, Precision Engineering, 48, 2017, 98-106, ISSN 0141-6359).

Yra žinomas vibracinio apdirbimo įrenginys ir metodas (US7508116 B2, paskelbtas 2009 kovo 24 d.), kuriame panaudojami pjezokeitikliai suteikiantys aukšto dažnio (iki 50 kHz) virpesius ruošiniui ir įrankiui, normaline apdirbamo ruošinio paviršiui kryptimi, bei tangentine apdirbamo ruošinio pastūmai kryptimi.There is a known vibratory machining device and method (US7508116 B2, published March 24, 2009) which uses piezoelectric transducers to provide high frequency (up to 50 kHz) oscillations to the workpiece and tool in the normal direction of the workpiece surface and in the tangential direction of the workpiece feed.

Nurodytuose įrenginiuose pastūmoje yra tvirtinama viena apdirbama detalė, kurios paviršius veikiamas aukšto dažnio virpesiais, leidžiančiais sumažinti mikrojtrūkimų kiekį apdirbamos detalės paviršiuje. Aukšto dažnio virpesius sužadina pjezokeitikliai, veikiantys pirmos modos virpesių rezonanso režime t.y. maksimali virpesių amplitudė centrinėje pjezokeitiklio dalyje perduodama į apdirbamą detalę. Svarbu paminėti, kad dėl parinktos virpesių krypties, bei žemo dažnio (~35 kHz) eliminuojamas dėl vibroakustinės lubrikacijos kylantis šlifavimo jėgų sumažėjimas, kuris būtų pastebimas virpesiams veikiant ruošinį statmenai disko šlifavimo vektoriui. Taip, pat taikant pasiūlytą sužadinimo schemą stiebeliniams šlifavimo įrankiams, rizikuojama sukelti įrankio auto-virpesius, kurie gali drastiškai paveikti galutinio gaminio kokybę.In the specified devices, one machined part is attached to the feed, the surface of which is subjected to high-frequency vibrations, which allow to reduce the amount of micro-cracks in the surface of the machined part. High frequency oscillations are excited by piezoelectric transducers operating in first mode oscillation resonance mode, i. the maximum oscillation amplitude in the central part of the piezoelectric transducer is transmitted to the workpiece. It is important to mention that due to the chosen direction of oscillations, as well as low frequency (~ 35 kHz), the reduction of grinding forces due to vibroacoustic lubrication, which would be observed when the vibrations are applied perpendicular to the disk grinding vector, is eliminated. Also, applying the proposed excitation scheme to rod grinding tools risks causing the tool to auto-vibrate, which can drastically affect the quality of the final product.

IŠRADIMO ESMĖSUMMARY OF THE INVENTION

Išradimo tikslas - padidinti įrenginio efektyvumą sudarant galimybę vienu metu apdirbant didesnį detalių kiekį, tuo pačiu pagerinant apdirbamo ruošinio paviršiaus kokybę, sumažėja paviršiaus įtrūkimų, sumažėja paviršiaus šiurkštumas.The aim of the invention is to increase the efficiency of the device by enabling simultaneous processing of a larger number of parts, at the same time improving the quality of the surface of the workpiece to be machined, reducing surface cracks, and reducing surface roughness.

Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo, kad įrenginio pastūmoje sumontuojamas naujas šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu, kuriame esančiame cilindro formos pjezoelemente sužadinami aukšto dažnio virpesiai, veikiantys antros modos virpesių rezonanso režime. Priklausomai nuo cilindro formos, pjezoelemente sužadinamų aukšto dažnio antros modos virpesių dažnio, jo viršutinėje kraštinėje periferijos dalyje suformuojamos stovinčios bangos deformacijos, su keliais mazgais ir pūpsniais (mažiausiai dviem), kurių vietoje tvirtinamos apdirbamos detalės. Tokiu būdu vienu metu apdirbamos kelios detalės. Dėka parinkto cilindro formos, pjezoelemente sužadinamų aukšto dažnio antros modos virpesių dažnio, kuris dvigubai skiriasi nuo pagrindinio rezonansinio pjezoelemente dažnio t.y. siekia (~85 kHz), pagerėja apdirbamų detalių paviršiaus kokybė, sumažėja paviršiaus įtrūkimų, sumažėja paviršiaus šiurkštumas.This object is achieved by installing a new grinding workpiece holder with an ultrasonic actuator in the feed of the device, in which high-frequency oscillations operating in the second-mode oscillation resonance mode are excited in the cylindrical piezoelectric element. Depending on the cylindrical shape, the frequency of the high-frequency second-mode oscillations excited by the piezoelectric element, standing wave deformations are formed at its upper edge of the periphery, with several nodes and blisters (at least two) in place of the machined parts. In this way, several parts are machined simultaneously. Due to the selected cylindrical shape, the frequency of the high frequency second mode oscillations excited in the piezoelectric element is twice as different from the basic resonant frequency in the piezoelectric element, i. reaches (~ 85 kHz), improves the surface quality of machined parts, reduces surface cracks, reduces surface roughness.

TRUMPAS BRĖŽINIŲ APRAŠYMASBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Pav.1 yra pateiktas šlifuojamo ruošinio laikiklio su ultragarsiniu vykdikliu bendras vaizdas;Figure 1 shows a general view of a workpiece holder with an ultrasonic actuator;

Pav. 2 yra pateiktas šlifuojamo ruošinio laikiklio su ultragarsiniu vykdikliu vaizdas iš viršaus (2a) ir 2b - pjūvyje A-A sužadintos cilindro formos pjezoelemente viršutinėje kraštinėje periferijos dalyje stovinčios bangos deformacijos su keliais mazgais ir pūpsniais, kurių vietoje tvirtinamos apdirbamos detalės. 2a dalyje skaitmenimis be rodyklių nurodoma dalis apytikslių virpesių bangos mazgų ir pūpsnių vietų.Fig. Fig. 2 shows a top view (2a) of an abrasive workpiece holder with an ultrasonic actuator, and Fig. 2b shows a deformation of a wave standing in the upper edge of the periphery in a cylindrical piezoelectric element excited in section A-A, with several nodes and blisters in place. In paragraph 2a, the number of approximate locations of vibration wave nodes and bubbles is indicated by numbers without arrows.

TINKAMIAUSI ĮGYVENDINIMO VARIANTAIBEST MODES FOR IMPLEMENTATION

Šiuo aprašymu pateikiamas naujas šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu, kuriame esančiame cilindro formos pjezoelemente sužadinami aukšto dažnio virpesiai, veikiantys antros modos virpesių rezonanso režime t.y. viršutinėje kraštinėje cilindro formos pjezoelemento periferijos dalyje. Minėtas antros modos rezonansinis režimas susidaro tik cilindro formos pjezoelemente. Priklausomai nuo cilindro formos, pjezoelemente sužadinamų aukšto dažnio antros modos virpesių dažnio, jo viršutinėje kraštinėje periferijos dalyje suformuojamos stovinčios bangos deformacijos, su keliais mazgais ir pūpsniais (mažiausiai dviem), kurių vietos cilindro paviršiuje priklauso nuo pasirinkto pjezoelemento, t.y. pjezocilindro parametrų. Susidariusių pūpsnių vietoje tvirtinamos apdirbamos detalės. Tokiu būdu vienu metu apdirbamos kelios detalės.This description provides a new grinding workpiece holder with an ultrasonic actuator in which high-frequency oscillations operating in a second-mode oscillation resonance mode, i.e., are excited in a cylindrical piezoelectric element. at the upper edge of the periphery of the cylindrical piezoelectric element. The said second-mode resonant mode occurs only in the cylindrical piezoelectric element. Depending on the shape of the cylinder, the frequency of the high frequency second mode oscillations excited in the piezoelectric, standing wave deformations are formed at its upper edge of the periphery, with several nodes and bubbles (at least two) whose position on the cylinder surface depends on the selected piezoelectric element, i. piezocylinder parameters. The workpieces are fastened in place of the formed blisters. In this way, several parts are machined simultaneously.

Kaip pateikiama šiame aprašyme, naujas šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu padidina įrenginio efektyvumą dėl galimybės vienu metu apdirbti didesnį detalių kiekį.As described in this description, the new grinding workpiece holder with ultrasonic actuator increases the efficiency of the machine due to the possibility to machine a larger number of parts simultaneously.

Svarbu paminėti, kad dėl parinktos cilindro formos pjezoelemente sužadinamų aukšto dažnio antros modos virpesių dažnio, kuris dvigubai skiriasi nuo pagrindinio rezonansinio pjezoelemento dažnio t.y. siekia (~85 kHz), padidėja apdirbamų detalių paviršiaus kokybė, sumažėja paviršiaus įtrūkimų, sumažėja paviršiaus šiurkštumas.It is important to note that due to the selected cylindrical shape, the frequency of the high frequency second mode oscillations excited in the piezoelectric element is twice as high as the frequency of the main resonant piezoelectric element, i. reaches (~ 85 kHz), increases the surface quality of machined parts, reduces surface cracks, reduces surface roughness.

Pav. 1 pavaizduotas šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu. Vykdiklis apima cilindro formos pjezoelementą (1), kuris prispaudikliu (2) su kiaurymėmis apdirbamoms detalėms (3) įtvirtinti, standžiai tvirtinamas varžtu (5), prie pastūmos (6). Vykdiklis taip pat turi ir aukšto dažnio generatorių (4).Fig. Figure 1 shows an abrasive workpiece holder with an ultrasonic actuator. The actuator comprises a cylindrical piezoelectric element (1), which is fastened rigidly to the feed (6) by means of a clamp (2) with holes for fastening the workpieces (3). The actuator also has a high frequency generator (4).

Pav. 2 pavaizduotas šlifuojamo ruošinio laikiklio su ultragarsiniu vykdikliu vaizdas iš viršaus (2a), apimantis prispaudiklį (2) su kiaurymėmis apdirbamoms detalėms (3), kuris varžtu (5), kartu su cilindro formos pjezoelementu (1), įtvirtinamas pastūmoje (6).Fig. 2 shows a top view (2a) of an abrasive workpiece holder with an ultrasonic actuator, comprising a clamp (2) with holes for workpieces (3), which is fixed in a feed (6) by a screw (5) together with a cylindrical piezoelectric element (1).

Pav. 2b, pjūvyje A-A pavaizduotos cilindro formos pjezoelemento viršutinėje kraštinėje periferijos dalyje sužadintos stovinčios bangos deformacijos (7) su keliais mazgais (8) ir pūpsniais (9) (mažiausiai dviem), kurių vietoje tvirtinamos apdirbamos detalės (3).Fig. 2b, section A-A shows the stationary wave deformations (7) excited by several cylindrical piezoelectric elements in the upper edge of the periphery with several nodes (8) and blows (9) (at least two), in which the machined parts (3) are fixed in place.

Veikiant detalių apdirbimo įrenginiui, šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu ir jame įtvirtintomis apdirbamomis detalėmis (3), išdėstomos stovinčios bangos deformacijų (7) pūpsnių (9) vietose, suformuotose ant cilindro formos pjezoelemento (1), ir standžiai prispaustomis prispaudikliu (2) su kiaurymėmis varžtu (5) prie pastūmos (6).During operation of the workpiece processing machine, the holder of the workpiece with an ultrasonic actuator and the workpieces (3) mounted therein are placed at the locations of the standing wave deformation (7) bubbles (9) formed on the cylindrical piezoelectric element (1) and pressed firmly (2). with holes in the screw (5) at the feed (6).

Prijungus aukšto dažnio generatorių (4) prie cilindro formos pjezoelemento (1), jame sužadinami aukšto dažnio virpesiai, veikiantys antros modos virpesių rezonanso režime ir cilindro viršutinėje kraštinėje periferijos dalyje suformuojamos stovinčios bangos deformacijos (7), su keliais mazgais (8) ir pūpsniais (9). Cilindro formos pjezoelemento (1) viršutinėje kraštinėje periferijos dalyje stovinčios bangos deformacijų (7) pūpsniuose (9) įtvirtintas prispaudikliu (2) su kiaurymėmis, apdirbamas detales (3) veikia aukšto dažnio mikrovirpesiai, ko pasėkoje vienu metu apdirbamos kelios detalės ir pagerėja jų apdirbto paviršiaus kokybė, sumažėja paviršiaus įtrūkimų, sumažėja paviršiaus šiurkštumas.When the high-frequency generator (4) is connected to the cylindrical piezoelectric element (1), it generates high-frequency oscillations operating in the second mode oscillation resonance mode and forms stationary wave deformations (7) with several nodes (8) and blows at the upper edge of the cylinder. 9). The cylindrical piezoelectric element (1) is embedded in the tufts (9) of deformations (7) at the upper edge of the periphery by a clamp (2) with holes, the machined parts (3) are subjected to high-frequency microvibration, which improves the processing of several parts simultaneously and improves quality, reduced surface cracks, reduced surface roughness.

Palyginus su artimiausiu analogu, šis naujas šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu ne tik padidina įrenginio efektyvumą vienu metu apdirbant didesnį detalių kiekį, bet ir pagerina apdirbamų detalių paviršiaus kokybę, sumažėja paviršiaus įtrūkimų, sumažėja paviršiaus šiurkštumas.Compared to the nearest analogue, this new grinding workpiece holder with ultrasonic actuator not only increases the efficiency of the device by simultaneously machining a larger number of parts, but also improves the surface quality of machined parts, reduces surface cracks and reduces surface roughness.

Claims (3)

IŠRADIMO APIBRĖŽTISDEFINITION OF THE INVENTION 1. Šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu, apimantis pastūmą apdirbamai detalei tvirtinti, aukšto dažnio pjezokeitiklį, besiskiriantis tuo, kad pjezokeitiklis yra cilindro formos, kuriame sužadinami aukšto dažnio virpesiai cilindro viršutinėje kraštinėje periferijos dalyje, veikiantys antros modos virpesių rezonanso režime.1. A grinding workpiece holder with an ultrasonic actuator comprising a feed for attaching a workpiece, a high frequency piezoelectric transducer, characterized in that the piezoelectric transducer is cylindrical in excitation of high frequency oscillations in the upper edge of the cylinder operating in a second mode oscillation mode. 2. Šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu, pagal 1 punktą besi skiriantis tuo, kad pastūmoje gali būti įtvirtinamos ne mažiau kaip dvi apdirbamos detalės, vienu metu veikiamos aukšto dažnio virpesiais.An abrasive workpiece holder with an ultrasonic actuator according to claim 1, characterized in that at least two machined parts can be mounted in the feed, which are subjected to high-frequency oscillations at the same time. 3. Šlifuojamo ruošinio laikiklis su ultragarsiniu vykdikliu, pagal 1 punktą besi skiriantis tuo, kad pjezokeitiklis pastūmoje prie pagrindo įtvirtinamas suformuotose ant cilindro formos pjezoelemento stovinčios bangos deformacijos mazgų vietose.A holder for an abrasive workpiece with an ultrasonic actuator according to claim 1, characterized in that the piezoelectric converter is fixed to the base at the locations of the deformation nodes of the wave formed on the cylindrical piezoelectric element.
LT2019505A 2019-03-26 2019-03-26 Polished workpiece holder with ultrasound actuator LT6782B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019505A LT6782B (en) 2019-03-26 2019-03-26 Polished workpiece holder with ultrasound actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019505A LT6782B (en) 2019-03-26 2019-03-26 Polished workpiece holder with ultrasound actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2019505A LT2019505A (en) 2020-10-12
LT6782B true LT6782B (en) 2020-11-25

Family

ID=72717613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2019505A LT6782B (en) 2019-03-26 2019-03-26 Polished workpiece holder with ultrasound actuator

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6782B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US508116A (en) 1893-11-07 Guard-rail attachment for curtain-poles

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US508116A (en) 1893-11-07 Guard-rail attachment for curtain-poles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BING GUO, QINGLIANG ZHAO: "Ultrasonic vibration assisted grinding of hard and brittle linear micro-structured surfaces", PRECISION ENGINEERING

Also Published As

Publication number Publication date
LT2019505A (en) 2020-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108136441B (en) Vibration exciting method for langevin type ultrasonic transducer, ultrasonic processing method, and ultrasonic transmission method
CN107252966B (en) Ultrasonic metal welding device
TW201840383A (en) Ultrasonic vibration application tool and ultrasonic processing device
JP5443960B2 (en) Polishing tool
JP6218052B2 (en) Dicing apparatus and dicing method
JP5646251B2 (en) Internal surface processing tool and internal surface processing device
JP2011183510A (en) Ultrasonic-vibration-assisted grinding method and device therefor
WO2012074499A1 (en) Ultrasonic instrument for the impact machining of component surfaces
LT6782B (en) Polished workpiece holder with ultrasound actuator
JP2008023696A (en) Ultrasonic processing device
JP2007111803A (en) Ultrasonic vibration cutting device
CN106493647A (en) A kind of axial ultrasonic vibration auxiliary cup emery wheel and its using method
RU2293012C2 (en) Combination method for working openings and apparatus for performing the same
RU2418670C2 (en) Method of round grinding with application of ultrasound oscillations
KR20090113888A (en) Chamfering device and chamfering method for metallic material
RU2418671C2 (en) Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations
JP2004351605A (en) Ultrasonic vibrating table
KR101393414B1 (en) Ultrasonic waves horn module
JP2002301601A (en) Work device and work method
CN110125735A (en) A kind of weak rigid member ultrasonic vibration destressing polishing grinding equipment and method
JP2008149441A (en) Ultrasonic tool holder
SU846285A1 (en) Device for ultrasonic finishing of planar surfaces
JP2018176136A (en) Method of supporting langevin type ultrasonic vibrator and driving method thereof
JP2000334603A (en) Machining device
JPH1158194A (en) Ultrasonic plane grinding work device

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20201012

FG9A Patent granted

Effective date: 20201125

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20210326