RU1805037C - Устройство дл ультразвуковой резки - Google Patents

Abstract

Использование: резка листовых неметаллических материалов, ультразвукова  техника, технологи  изготовлени  изделий из композиционных материалов. Сущность изобретени : устройство дл  ультразвуковой резки содержит генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с электромеханическим преобразователем, трансформатор механических колебаний. На последнем установлено с возможностью колебательного перемещени  с амплитудой 30...50 мкм съемное лезвие с режущей кромкой . Режуща  кромка выполнена зубчатой и образована последовательно расположенными дугами окружностей диаметром D 0,25 мм с рассто нием S между их центрами, определ емым из зависимости VO,08/D -0,02/ S D. Лезвие выполнено из титана. При этом в зоне режущей кромки материал лезви  включает твердые тугоплавкие соединени  нитридов и оксидов титана.2 ил.

Description

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

Целью изобретени   лвл етс  расширение технологических возможностей, заключающеес  в придании способности эффективной резки композиционных материалов на основе органо-, угле-, стеклонаполнителей .

Это достигаетс  тем, что в устройстве дл  ультразвуковой резки, состо щем из генератора , соединенного с электромеханиче- ским преобразователем, съемных трансформатора механических колебаний и режущего лезви , совершающих колебани  с амплитудой до 50 мкм, режуща  кромка выполнена зубчатой, образованной дугами . окружностей диаметром D 0,25 мм при межцентровом рассто нии S, удовлетвор ющем условию (размеры в мм) V 0,08/0 - 0,02/ S D, полученными при вырезании импульсным лазером.

Зубь  режущей кромки позвол ют распиливать разрезаемый материал при колебательных движени х лезви , что повышает эффективность резани .

Диаметр дуг окружностей зубьев D 0,25 мм при межцентровом рассто нии S, удовлетвор ющем условию (размеры в мм) V0.08/D -0,02/ S D позвол ет получать зубцы режущей кромки высотой не

00

о

СП

о

со XI

менее 0,02 мм при межцентровом рассто нии не более 0,25 мм. При невыполнении этих условий эффективность резани  снижаетс  из-за малой высоты зубца или большого межцентрового рассто ни , что установлено экспериментально. При S D окружности не образуют кромку, а  вл ютс  отдельными отверсти ми. Нижнее значение диаметра ограничиваетс  возможност ми лазерной резки и составл ет 0,05-0,06 мм. Применение импульсного лазера позвол ет получить окружности малого диаметра, и что существенно вследствие специфических дл  лазерной резки скоростей нагрева и охлаждени , позвол ет получить на образуемой поверхности твердые тугоплавкие , соединени : нитриды и оксиды титана. Наличие указанных соединений повышает износостойкость лезви .,.....

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - взаимосв зь между высотой зубьев, диаметром образующих окружностей дуг и межцентровым рассто нием .

Устройство состоит из корпуса 1 с руко ткой , генератора 2, соединенного с электромеханическим (пьезоэлектрическим) преобразователем 3 посредством кабел  4 с выключателем 5, трансформатора б механических колебаний (например, ступенчатого типа), узла 7 креплени  лезви , представл ющего собой цанговый зажим (возможно также применение резьбового соединени ) и титанового лезви  0, режуща  кромка которого образована дугами окружностей с диаметром D 0,25 мм при межцентровом рассто нии S, удовлетвор ющем условию ,08/0 - 0,02/ S D, полученным вырезанием импульсным лазером , например типа Квант-15 с энергией импульса 8 Дж, напр жением накачки 400 В, скоростью реза 150 мм/с.

При этом диаметр окружностей дуг D 0,25 мм позвол ет получить высоту зуба Н, так показано на фиг.2, определ емую из пр моугольного треугольника ABC и равную

Н

1 2

0 2

VD2

S2

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

S 2 VH(D-H).

Поскольку минимальна  величина высоты зуба, при которой сохран етс  эффективность резани  составл ет 0,02 мм, что

определено экспериментально, после подставки этого значени  в полученное выражение имеем

,08(D-0,02)

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

Устройство работает следующим образом .

Электрические колебани  от генератора 2 по кабелю 4 через выключатель 5 подаютс  на электромеханический преобразователь 3, преобразуютс  в

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

Режуща  кромка лезви , образованна  окружност ми диаметром D 0,25 с межцентровым рассто нием S 0,16 мм и высотой зуба Н 0,04 мм распиливает разрезаемый материал, причем тугоплавкие

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

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

дерева, кости и т.д. .

Форму ла изобрётени  Устройство дл  ультразвуковой резки, содержащее генератор ультразвуковых колебаний , соединенный с электромеханическим преобразователем, трансформатор механических колебаний и установленное на нем с возможностью колебательного перемещени  с амплитудой 30-50 мкм съемное лезвие с режущей кромкой, выполненное из титана, отличающеес  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей, режуща  кромка лезви  выполнена зубчатой и образована последовательно расположенными дугами окружностей диаметром D 0,25 мм с рассто нием S между их центрами, определ емым из зависимости

VO,08/D - 0,02/ S D, мм,

при этом материал лезви  в зоне режущей кромки включает твердые тугоплавкие соединени  нитридов и оксидов титана.