SU990459A1 - Устройство дл ультразвуковой обработки твердых материалов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РВРАБОТКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  ультразвуковой обработки твердых материалов и может быть использовано при резке, сварке, пайке материалов, а также в области медицины дл  вырезки биологических костных тканей.

Известно устройство дл  ультразвуковой обр.аботки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод и инструмент - пуансон с очагом деформации в пучности колебаний 1.

Однако в известном устройстве при больших усили х нагружени  нарушаетс  резонансна  настройка, мен етс  в очаге деформации интенсивность колебаний, что приводит к ухуди ению качества обработки материалов .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  ультразвуковой обработки твердых материалов , содержащее преобразователь, волновод радиальных колебаний и закрепленный на неминструмент, выполненный в виде полого стержн  резонансной длины с рабочим торцом 2.

В известном устройстве не измен етс  качество обработки материалов при увеличении усилий нагружени . Однако, поскольку величина удельных давлений по всему рабочему торцу у него одинакова, устройство требует довольно больших усилий резани , что отрицательно сказываетс  на качестве обработки материалов .

Снижение усилий резани  особенно важно при резке биологических костных тканей, так как вызывает снижение плотности контакта инструмента с объектом обработки и исключает прижоги.

Цель изобретени  - снижение усилий резани  за счет увеличени  удельного давлени  рабочего торца инструмента.

Claims (2)

1. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащем преобразователь , волновод радиальных колебаний и закрепленный на нем инструмент, выполненный в виде полого стержн  резонансной длины с рабочим торцом, стержень инструмента выполнен в виде цилиндричес ° кой гребенки, зубь  которой закреплены поочередно в зонах, соответствующих соседним пучност м радиальных колебаний шзлновода, причем диаметр пос-леднего соответствует кратному четному числу длин волн радиальных колебаний, распростран ющихс  в нем. При этом зубь  гребенки могут быть выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей инструмента относительно его оси, равным (90°. На фиг. 1 изображено устройство дл  ультразвуковой обработки твердых материалов; на фиг. 2 - рабоча  часть инструмента в первый полупериод колебаний; на фиг. 3 - то же, во второй полупериод колебаний. Устройство содержит преобразователь 1, волновод 2 радиальных колебаний и инструмент 3 резонансной длины в виде полого стержн  с рабочим торцом. Стержень инструмента 3 выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубь  4 которой закреплены в зонах, соответствующих соседним пучност м PI и РЗ радиальных колебаний волновода 2. Диаметр последнего соответствует кратному четному числу  .лин волн радиальных колебаний, распростран ющихс  в нем. Зубь  4 могут быть выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей стержн  инструмента относительно его оси, равным . Устройство работает следующим обраУльтразвуковые колебани  от преобразовател  1 через волновод 2 передаютс  на инструмент 3. В первый полупериод колебаний (фиг. 2) на величину, равную амплитуде колебаний в обрабатываемый материал , врезаютс  одни зубь  4 гребенки, а во второй полупериод (фиг. 3) - соседние . В волноводе 2 радиальных колебаний в соседних пучност х происход т, например в первый полупериод, колебани , сопровождающиес  соответственно сжатием и раст жением материала. Во второй полупериод колебаний в этих же пучност х напр жение и деформации мен ют знак на противоположный и уже эти соседние пучности соответственно раст гиваютс  и сжимаютс . Поэтому каждый полупериод на соседние зубь  гребенки, а значит и на зоны рабочего торца под ними, подаютс  колебани  противоположного знака. Така  картина колебаний по рабочему торцу увеличивает удельное давление, обеспечивает съем материала при меньших нагрузках, прикладываемых к инструменту. При выполнении зубьев 4 гребенки в виде плоских пружин, наклоненных под углом к оси инструмента, в материал вводитс  тангенциальна  составл юща  колебаний. Такой прием обеспечивает еще и срез материала, кроме его разрушени  в случае применени  только продольных колебаний. Кроме того, при снижении нагрузки упругие зубь  гребенки обеспечивают возврат ее в нормальное устойчивое положение. Это приводит к дополнительному макроперемещению и резке обрабатываемого материала. Зубь  4 гребенки могут быть установлены в волноводе под углом друг другу, т. е. могут чередоватьс  с противоположным наклоном. Это обеспечивает введение тангенциальной составл ющей колебаний в зону реза на соседних зубь х 4 в противоположных направлени х, что повышает производительность обработки. снижает усили  резани  и обеспечивает за каждый полупериод колебаний, например при резке, одинаковую величину съема материала в направлении переднего и заднего углов резани . Изобретение позвол ет снизить усилие резани  за счет увеличени  удельного давлени , рабочего торца инструмента, а также увеличить производительность и снизить врем  резани . При использовании предложенного устройства дл  обработки костных тканей снижение усили  резани  приводит к снижению плотности контакта инструмента с костной тканью, исключению при этом прижогов, сокращению времени операции и уменьшению послеоперационного периода пребывани  больных в станционаре. Формула изобретени  1.Устройство дл  ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод радиальных колебаний и з-акрепленный на нем инструмент , выполненный в виде полого стержн  резонансной длины с рабочим торцом, отличающеес  тем, что, с целью снижени  усилий резани  за счет увеличени  удельного давлени  рабочего торца инструмента , стержень инструмента выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубь  которой закреплены поочередно в зонах, соответствующих соседним пучност м радиальных колебаний волновода, причем диаметр последнего соответствует кратному четному числу длин волн радиальных колебаний, распростран ющихс  в нем. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что зубь  гребенки выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей инструмента относительно егооси, равным . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Ангелов Г. С. и др. Применение ультразвука в промышленности. М., «Машиностроение , 1975, с. 117, рис. 106.
2. 2.Ангелов Г. С. и др. Применение ультразвука в промышленности. М., «Машиностроение , 1975, с. 117, рис. 11 в.