Устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов

Устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И E (ii)990459

ИЗЬЬРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.04.81 (21) 3267030/28-13 (51) М. Кл з

В 23 К 20/10//

A6l В!7/32 с присоединением заявки №вЂ”

Гвсудлрстееллмй комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 23.01.83. Бюллетень №3 (53) УДК 621.791

16.037 (088. 8) пе лелем лзееретеллй и еткрмткй

Дата опубликования описания 28.01.83

А. М. Григорьев, А. Г. Крючок, В. Г. Крючок, Н. Г. Титовец и И. П. Янович

-;=/

;j 4 ф.= >

Минский ордена Трудового Красного-Зиамени- -::,.- -. государственный медицинский институт A Белоруссий. научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для ультразвуковой обработки твердых материалов и может быть использовано при резке, сварке; пайке материалов, а также в области медицины для вырезки биологических костных тканей, Известно устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод и инструмент — пуансон с очагом деформации в пучности колебаний (1t.

Однако в известном устройстве при больших усилиях нагружения нарушается резонансная настройка, меняется в очаге деформации интенсивность колебаний, что приводит к ухудшению качества обработки материалов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод радиальных колебаний и закрепленный на нем инструмент, выполненный в виде полого стержня >езонансной длины с рабочим торцом 12).

В известном устройстве не изменяется качество обработки материалов при увели2 чении усилий нагружения. Однако, поскольку величина удельных давлений по всему рабочему торцу у него одинакова, устройство требует довольно больших усилий резания, что отрицательно сказывается на качестве обработки материалов .

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

Цель изобретения — снижение усилий резания за счет увеличения удельного давления рабочего торца инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащем преобразователь, волновод радиальных колебаний и закрепленный на нем инструмент, вы.полненный в виде полого стержня резонансной длины с рабочим торцом, стержень инструмента выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубья которой закреплены поочередно в зонах, соответствующих соседним пучностям радиальных колебаний юлновода, причем диаметр пооледнего соответствует кратному четному числу

990459

Устройство работает следующим образом.

Ультразвуковые колебания от преобразователя 1 через волновод 2 передаются на инструмент 3. В первый полупериод колебаний (фиг. 2) на величину, равную амплитуде колебаний в обрабатываемый материал, врезаются одни зубья 4 гребенки, а во второй полупериод (фиг. 3) — соседние. В волноводе 2 радиальных колебаний в соседних пучностях происходят, например в первый полупериод, колебания, сопровождающиеся соответственно сжатием и растяжением материала. Во второй полу- период колебаний в этих же пучностях напряжение и деформации меняют знак на 40 противоположный и уже эти соседние пучности соответственно растягиваются и сжимаются. Поэтому каждый полупериод на соседние зубья гребенки, а значит и на зоны рабочего торца под ними, подаются колебания противоположного знака. Такая 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 О <а<90 к оси инструмента, в материал вводится тангенциальная составляющая колебаний. Такой прием обеспечивает еще и срез материала, кроме его разрушения в случае применения только продоль- 55 ных колебаний. Кроме того, при снижении

Формула изобретения длин волн радиальных колебаний, распространяющихся в нем.

При этом зубья гребенки могут быть выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей инструмента относительно его оси, равны м 0 < d < 90 .

На фиг. I изображено устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов; на фиг. 2 — рабочая 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 стержня с рабочим торцом. Стержень инструмента 3 выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубья 4 которой закреплены в зонах, соответствующих соседним пучностям Р, и Р2 радиальных колебаний волновода 2. Диаметр последнего соответствует кратному четному числу длин волн радиальных колебаний, распространяющихся в нем. Зубья 4 могут быть выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей стержня инструмента относительно его оси, равным

О < < < 90 .

1О

15 го

4 нагрузки упругие зубья гребенки обеспечивают возврат ее в нормальное устойчивое положение. Это приводит к дополнительному макроперемещению и резке обрабатываемого материала. Зубья 4 гребенки могут быть установлены в волноводе под углом друг другу, т. е. могут чередоваться с противоположным наклоном. Это обеспечивает введение тангенциальной составляющей колебаний в зону реза на соседних зубьях 4 в противоположных направлениях, что повышает производительность обра.ботки, снижает усилия резания и обеспечивает за каждый полупериод колебаний, например при резке, одинаковую величину съема материала в направлении переднего и заднего углов резания.

Изобретение позволяет снизить усилие резания за счет увеличения удельного давления, рабочего торца инструмента, а также увеличить производительность и снизить время резания. При использовании предложенного устройства для обработки костных тканей снижение усилия резания приводит к снижению плотности контакта инструмента с костной тканью, исключению при этом прижогов, сокращению времени операции и уменьшению послеоперационного периода пребывания больных в станционаре.

1. Устройство для ультразвуковой обработки твердых материалов, содержащее преобразователь, волновод радиальных колебаний и закрепленный на нем инструмент, выполненный в виде полого стержня резонансной длины с рабочим торцом, отличающееся тем, что, с целью снижения усилий резания за счет увеличения удельного давления рабочего торца инструмента, стержень инструмента выполнен в виде цилиндрической гребенки, зубья которой закреплены поочередно в зонах, соответствующих соседним пучностям радиальных колебаний волновода, причем диаметр последнего соответствует кратному четному числу длин волн радиальных колебаний, распространяющихся в нем.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что зубья гребенки выполнены в виде плоских пружин с углом наклона по цилиндрической образующей инструмента относительно его:оси, равным О <й<90, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ангелов Г. С. и др. Применение ультразвука в промышленности. М., «Машиностроение», 1975, с. 117, рис. !Об.

2. Ангелов Г. С. и др. Применение ультразвука в промышленности. М., «Машиностроение», 1975, с. 117, рис. 11 в.

990459

4Ь8. 2

Редактор П. Коссей

Заказ 11023/19

Составитель И. Храпунова

Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Тираж 11бф Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам- изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4