3.2. Порядок проектирования технологических процессов при ультразвуковой обработке [1]

При проектировании технологических процессов ультразвуковой размерной обработки необходимо выполнить сле­дующее:

1. Оценить целесообразность обработки материала ультразвуко­вым способом по критерию хрупкости (см. п.3.3).

2. Выбрать схему обработки: способ подачи абразивной суспен­зии, необходимость вращения заготовки или инструмента, профиль инструмента, возможность использования многоместного группового инструмента.

3. Определить количество ходов (один или несколько) в зави­симости от требований к точности обработки.

4. Выбрать режимы ультразвуковой обработки — частоту и амп­литуду колебаний.

5. Рассчитать, спроектировать и изготовить ультразвуковой ин­струмент.

6. Подобрать ультразвуковой преобразователь.

7. Подобрать источник питания.

8. Подобрать ультразвуковое оборудование: станок, навесную акустическую головку.

9. Выбрать абразивную суспензию: материал, твердость и зернистость абразива; жидкость, несущую абразив (необходимо помнить, что твердость обрабатываемой детали должна быть меньше твердости абразива).

10. Подобрать силу подачи инструмента и значение продольной подачи.

11. Рассчитать производительность процесса

3.3. Обоснование целесообразности применения размерной ультразвуковой обработки

Размерную ультразвуковую обработку целесообразно приме­нять для хрупких материалов, имеющих критерий хрупкости t_х>1 (отношение предела прочности на сдвиг к аналогическому показателю на отрыв). Так как материалы первой и второй групп обрабатыва­ются по-разному, то в каждой группе выбран один наиболее харак­терный материал, производительность обработки которого принята за единицу.

У материалов первой группы (t_х2) в качестве этало­на принято стекло, для второй группы (1< t_х<2) —твердый сплав марки ВК8.

Возможности ультразвуковой обработки прошиванием лимитируются мощностями оборудования, что влияет на максимальную площадь обрабатываемых участков заготовок.

Зависимость оптимальной и максимальной площадей обработки, максимальных диаметров обрабатываемых отверстий от мощности станка приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Акустическая мощность станка, кВт	Площадь обработки, мм2		Максимальный диаметр обраба­тываемых отверстий, мм
	оптимальная	максимальная
0,1	40—50	80	20
0,4	100—200	300	40
1,6	500—1000	1200	80

3.4. Производительность процесса

Производительность ультразвуковой размерной обработки за­висит в первую очередь от амплитуды колебаний инструмента, фи­зико-механических свойств обрабатываемого материала, состава и свойств абразивной суспензии и способа ее подвода, статической нагрузки (силы подачи), площади поперечного сечения инструмен­та, глубины обработки. Производитель­ность Q_s (мм³/мин) можно рассчитать по эмпирической формуле

Q_s = (_m²P_ст)^аf^b, (3.1)

где — коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого ма­териала и абразивной жидкости, для твердых сплавов =(1…10)·10^-7;

а = 0,5...1 и b = 0,5...1 — показатели степени, зависящие от условий обработки;

_m — амплитуда колеба­ний, мкм;

Р_ст — сила подачи, Н;

f — частота, Гц.

Для ламповых и полупроводниковых генераторов установ­лены следующие рабочие полосы частот в килогерцах: 18±1,35; 22±1,65; 44±4,4; 66±6,6.

Зависимость удельной силы прижима Р_уд от площади обработки S и давления абразивной суспензии приведена на рис. 3.2

Сила прижима:

Р_ст = Р_удS

Оптимальное удельное давление инструмента, соответствующее максимальной скорости обработ­ки при подаче абразивной суспензии поливом, со­ставляет для твердого сплава — 0,02—0,022 МПа.

Рис. 3.2 . Зависимость удельной силы прижима Руд от площади обработки S. Размер абразивного зерна 0,1; 0,2; 0,3 мм