Установка для ультразвуковойобработки

Установка для ультразвуковойобработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>810298

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.04.79 (21) 2758468/18-10 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень X 9 (45) Дата опубликования описания 09.03.81 (51) М.Кл,з В 06 В 1/00

В 06 В 1/08

Государственный комитет по делам изобретении и открытий (53) УДК 543.232 (088,8) (72) Авторы птзобретения

И. В. Петушко, Д. М. Дубасов, А. А. Коричев и Ю. В. Холопов (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к ультразвуковой технике и используется в ультразвуковых технологических установках в различных отраслях народного хозяйства.

Известна ультразвуковая технологическая установка, содержащая генератор ультразвуковой частоты, электромеханический преобразователь с волноводом, фазосдвигающую цепь и электромеханический датчик обратной связи, причем катушка датчика установлена вблизи рабочего конца волновода (1).

Однако в этой установке рабочее пространство инструмента ограничено из-за наличия катушки датчика обратной связи, расположенной вблизи рабочего конца инструмента. Кроме того, при смене инструментов необходима повторная настройка установки.

Известна ультразвуковая установка, содержащая ультразвуковой генератор, мостовую схему выделения на основе дифференциального трансформатора, в одно из плеч которой включен электромеханический преобразователь, при этом выход мостовой схемы подключен к ультразвуковому генератору (2).

Недостатками такой установки являются необходимость точной настройки мостовой схемы, узкий диапазон автоматического регулирования, так как элемент компенсации имеет постоянную величину и компенсирует электрическую составляющую преобразователя только в небольшом частотном диа5 пазоне, и необходимость в дополнительной настройке схемы при смене инструментов преобразователя.

Известна также ультразвуковая установка, содержащая ультразвуковой генератор, 10 электромеханический преобразователь, усилитель и датчик механических колебаний — пьезоэлектрический микрофон, расположенный со стороны свободного конца преобразователя (3).

Однако эта установка имеет сложную конструкцию и низкую надежность работы, связанную с требованиями к вибрациям установки.

20 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для ультразвуковой обработки, включающая ультразвуковой генератор с акустической системой на выходе, содержащей магнитострикционный преобразователь с датчиком обратной связи, соединенным через блок управления с генератором, причем датчик обратной связи представляет собой дополнительный магнитострикционный пакет с обмоткой, установ810298 ленньIй меж;1у двум 11 основнымп пакетамими (4).

Недостатком такой установки является низкий КПД, обусловленный невозможностью обеспечения высокой точности автоматического регулирования. Это связано с искажением формы сигнала обратной связи, зависящей от точности расположения дополнительного магнитострикционного пакета, служащего для компенсации влияния электромагнитного поля, наведенного от основного пакета. Кроме того, наблюдаются снижение акустической мощности преобразователя за счет уменьшения площади основного пакета и малоэффективная работа, акустической системы после установки дополнительного пакета из-за расхода мощности на получение сигнала обратной связи.

Низкая точность работы системы, а иногда и полный срыв ее работы, обусловленные искажением формы сигнала обратIIo11 связи, приводят к нестабильности параметров технологического процесса, что сни>кает качество обработки. На качество обработки отрицательно влияют резонансные свойства дополнительного магнитострикционного пакета, в большинстве случаев отличающиеся от свойств акустической системы (несоответствие амплитуды и фазы механических колебаний акустической системы и сигнала обратной связи).

Цель изобретения — повышение КПД установки и качества обработки.

Для этого датчик обратной связи выполнен в виде двух обмоток, расположенных на накладке свободного конца магнитострикционного преобразователя, при этом обе обмотки имеют одинаковое количество витков и включены встречно между собой.

Для увеличения мощности сигнала обратной связи одна из обмоток расположена посередине накладки, а вторая состоит из двух секций с одинаковым количеством витков, причем эти секции включены последовательно и согласно между собой и расположены по обе стороны от первой обмотки на максимальном от нее расстоянии.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки; на фиг. 2 — схема распределения механических амплитуд колебаний накладки магнитострикционного преобразователя и магнитного потока его пакета.

Установка содержит ультразвуковой генератор 1 с блоком управления 2. К выходу генератора 1 подключена акустическая система 8, имеющая обмотки 4 и 5 на магнитострикционном преобразователе 6, волновод 7 и инструмент 8. Обмотки 4 и 5 включены встречно между собой и расположены на накладке 9 магнитострикционного преобразователя 6. Причем обмотка 4 находится посередине накладки 9, а обмотка 5 состоит из двух секций с одинаковым количеством витков, Эти секции включены

l0

l5

65 последовательно и согласно между собой и расположены на максимальном расстоянии от обмотки 4 по обе ее стороны. Преобразователь б имеет стержни 10.

Установка работает следующим образом.

При включении ультразвукового ге»ератора 1 электрический сигнал ультразвуковой частоты преобразуется в механические кол бания магнитострикционным преобразователем б. Полученные колебания от пакета магнитострикционного преобразовате. вЂ.я 6 посредством волновода 7 и инструмента 8 псредаются в зону обработки. Вся акустическая система 8, состоящая из пакета магнитострикционного преобразователя 6, волновода 7 и инструмента 8, имеет резонансный характер н на частоте механического резонанса имеет наибольший КПД

1 рсобразования электрических колебаний в механические.

В течение технологического процесса частота механического резонанса акустической системы 8 меняется вследствие действия различных дестабилизирующих факторов, таких, как повышение температуры, износ инструмента, изменение реакции технологической нагрузки и т. д., что ведет к снижению КПД установки и дестабилизации параметров технологического процесса.

В обмотках 4 и 5, расположенных на накладке 9 свободного конца магнитострикционного преобразователя 6, наводится ЭДС

Е„обусловленная наличием магнитного потока Ф, в сердечнике преобразователя, от сигнала ультразвукового генератора 1, ЭДС

Е потока рассеивания 6р, связанного с мар гнитным потоком <".„и ЭДС Е„, обусловленная обратным магнитострикционным эффектом.

Так как обмотки имеют одинаковое количество витков, ЭДС, наведенные в них от потока Ф„ равны по величине и при встречном включении обмоток взаимно уничтожаются. Потоки Фр, наводящие ЭДС Ер в обмотках 4 и 5, имеют противоположные направления и практически равны нулю при симметричном расположении обмоток на Iieремычке накладки.

ЭДС, обусловленные обратным магнитострикционным эффектом, противоположны по фазе при встречном включении обмоток, но различны по величине, так как величина деформации неравномерна в продольном сечении перемычки (фиг. 2) из-за различий в магнитострикционных свойствах, геометрии перемычки и стержней и технологии их соовкп.

Сигнал обратной связи, получаемый как разность двух сигналов, имеющих частоту механических колебаний акустической системы и пропорциональных амплитуде ее механических колебаний, также пропорционален амплитуде механических колебаний акустической системы и имеет ту же часто810298 ту. Этот сигнал подается на вход блока управления 2 ультразвуковым генератором 1.

Установка имеет высокий КПД, если частота ультразвукового генератора близка к частоте механического резонанса акустической системы.

Сигнал обратной связи имеет частоту, равную частоте механического резонанса акустической системы, и воздействует на ультразвуковой генератор 1 с помощью блока управления 2, имеющего блок автоматической подстройки частоты (БАПЧ), чтобы частота генератора была равна частоте механического резонанса акустической системы 8. В качестве БАПЧ может быть использован, например, фазовращатель, формирователь прямоугольных импульсов и т. д., если автоматическая подстройка частоты осуществляется путем синхронизации ультразвукового генератора, или преобразователь частоты (фазы) в напряжение, если подстройка частоты осуществляется по принципу фазовой автоподстройки.

В блоке управления 2 имеется также блок автоматической регулировки амплитуды (БАРА), служащий для автоматического регулирования амплитуды механических колебаний преобразователя (как одного из главных параметров технологического процесса) в зависимости от изменения амплитуды сигнала обратной связи. Этот блок работает так, что, например, при уменьшении амплитуды механических колебаний инструмента сигнал с него увеличивает выходную мощность с генератора, воздействуя на последний либо по цепи питания, либо по цепи возбуждения.

Таким образом, блок управления 2 ультразвукового генератора 1 осуществляет подстройку генератора как по частоте, так и по амплитуде механических колебаний в зависимости от частоты и амплитуды сигнала акустической обратной связи, получаемого с обмоток 4 и 5 и пропорционального механическим колебаниям акустической системы.

Предлагаемая установка обеспечивает высокий КПД за счет повышения точности автоматического регулирования, определяемого пропорциональностью параметров сигнала обратной связи механическим параметрам акустической системы, повышает качество обработки путем повышения точности и надежности работы системы автомати5

50 ческого регулирования, определяемого пропорциональностью параметров сигнала обратной связи механическим параметрам акустической системы, являющимися параметрами технологического процесса. При этом расширяется область применения установки в результате увеличения свободного рабочего пространства около инструмента, а также возможности смены инструмента без дополнительной настройки установки. Кроме того, уменьшаются затраты, связанные с изготовлением установки н настройкой датчика обратной связи.

Формула изобретения

1. Установка для ультразвуковой обработки, включающая ультразвуковой генератор с акустической системой на выходе, содержащей магнитострикционный преобра зователь с датчиком обратной связи, соединенный через блок управления с генератором, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и качества обработки, датчик обратной связи выполнен в виде двух обмоток, расположенных на накладке свободного конца магнитострикционного преобразователя, при этом обе обмотки имеют одинаковое количество витков и включены встречно между собой.

2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью увеличения мощности сигнала обратной связи, одна из обмоток датчика обратной связи расположена посередине накладки, а вторая состоит из двух секций с одинаковым количеством витков, причем эти секции включены последовательно и согласно между собой и расположены по обе стороны от первой обмотки на максимальном от нее расстоянии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ne 518238, кл. В 06 В 1/00, 1973.

2. Келлер О. К. и др. Ультразвуковая очистка. — Л., Машиностроение, 1977, с. 180.

3. Авторское свидетельство СССР

Nå 483148, кл. В 06 В 1/02, 1970.

4. Гершгал Д. А. и Фридман В. M. Ультразвуковая аппаратура. — М., Энергия, 1967, с. 146.

810298

Фиа!

Фиг.2

Составитель Е. Литвинов

Техред А. Камышннкова

1- едактор М. Стрельникова

Корректор С. Файн

Заказ 228/211 Изд. Кг 225 Тираж 530 Подписное

11ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тнп. Харьк. фил. пред. сПатент»