3.4. Concentratoare Ultrasonice.docx

TEHNOLOGII DE PRELUCRARE CU FASCICULE SI OSCILATII

CONCENTRATOARE ULTRASONICE

student : Dragan Eduard Ioan grupa : 641 AB specializarea : NSN

profesor: NICOLAE MARINESCU

anul : 4 facultatea : IMST

„UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI”

3.4. CONCENTRATOARE ULTRASONICE

Concentratoarele ultrasonice, îndeplinesc, în principal, următoarele funcţii: transferă energia ultrasonică de la generatorul de vivraţii spre locul prelucrării; concentrează şi focalizează energia ultrasonică în zona de lucru; măresc amplitudinea vibraţiilor sculei de lucru; prin forma lor foarte variată, permit utilizarea ultrasunetelor la o gamă foarte largă de operaţii de prelucrare clasice; sporesc la maxim randamentul prelucrării. Din punct de vedere constructiv, în principiu, se impune ca lungimea concentratorului să fie egală cu un număr întreg de jumătăţi de lungimi de undă ale vibraţiilor produse de generator. Forma concentratoarelor ultrasonice poate fi: conică ,cilindrică în trepte , exponenţială , catenoidală ,în serie Fourier ,cilindrică combinată cu exponenţială , combinaţii de diferite forme, ca cilindrică-conică-exponenţială ,în trepte ,cu suprafaţa exterioară cilindrică şi cea interioară variabilă axial după o lege exponenţială , cu secţiune transversală dreptunghiulară variabilă axial după o lege exponenţială . utilizării concentratorilor de formă exponenţială. Dimensionarea concentratoarelor ultrasonice se face în funcţie de tipul operaţiei care se execută, de dimensiunile suprafeţei prelucrate şi materialul piesei. De exemplu, în cazul utilizării concentratoarelor exponenţiale, specifice, în mod deosebit, operaţiilor de găurire, elementelor lor constructive se determină astfel: - în funcţie de diametrul găurii prelucrate, se stabileşte diametrul d al concentratorului; - în funcţie de diametrul d, se determină diametrul de fixre al concentratorului, D, cu relaţia:

D  N  d  mm

(1.1)

unde: N este raportul de reducere a secţiunii concentratorului, având valorile N = 3 ...4, la operaţiile de finisare şi N = 4 ... 5, la operaţiile de degroşare;

Fig 1.1 Concentrator ultrasonic exponential Cu ajutorul valorii determinate a diametrului D, se stabileşte legea de variaţie diametrală a concentratorului, conform relaţiei: Dx  D  e  x  mm

(1.2) unde: Dx este diametrul concentratorului măsurat în secţiunea aflată la distanţa x de diametrul D; β este exponentul de reducere a secţiunii care se determină din diagrame de tipul celor reprezentate în fig.3.30, în funcţie de frecvenţa f a vibraţiilor ultrasonice şi mărimea raportului de reducere N. Similar, se poate stabili şi legea de variaţie a ariei secţiunii diametrale, corespunzător relaţiei:



S x  S  e x mm2



(1.3)

unde: Sx este aria secţiunii corespunzătoare diametrului Dx. Lungimea concentratorului se determină cu ajutorul relaţiei: L

CL 2 f

 ln N    n 

1 

2

 mm (1.4)

unde: CL este viteza ultrasunetului în materialul respectiv [m/s]; f -frecvenţa ultrasunetelor [Hz]; n-raportul dintre lungimea barei şi jumătatea lungimii de undă λ a vibraţiilor elastice. Din motive constructive, se adoptă valorile n = 1, 2, 3 ... Întrucât stabilirea şi executarea formei corecte a concentratoarelor determină randamentul şi caracteristicile prelucrării, execuţia acesteia se face fie pe maşini cu comandă numerică, fie după şabloane foarte precise corespunzătoare profilului concentratorului. Diametrele concentratoarelor trebuie să verifice condiţia: Dx   / 4 (1.5)

Asamblarea concentratorului de generatorul de vibraţii, în vederea alcătuirii ansambllui transductorului, se poate face fie prin lipire (fig.1.2,a), fie prin filet, conform uneia dintre schemele prezentate în fig.1.2, b, c, d.

Fig.1.2.Variante de asamblare Schema logică a modulului de calcul al amplitudinii este ilustrată în fig.1.3. Acest modul determină amplitudinea oscilaţiilor ultrasonice astfel încât să fie respectată condiţia ei de interdependenţă între mărimea amplitudinii şi dimensiunea granulelor abrazive, de forma: 2 A  0,6...0,8 da (1.6) unde: A este amplitudinea [μm]; da – dimensiunea granulelor [μm]. Modulul nu are nici o instrucţie de verificare şi neinteracţionând cu utilizatorul, posibilitatea introducerii unor valori greşite fiind redusă.Valoarea trimisă spre programul principal este de tip float.