6.3. Обоснование целесообразности применения размерной ультразвуковой обработки

Размерную ультразвуковую обработку целесообразно применять только для хрупких материалов, имеющих критерий хрупкости t_х>1. 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 максимальный диаметр обрабатываемых отверстий.

Зависимость оптимальной и максимальной площадей обработки, максимальных диаметров обрабатываемых отверстий от мощности станка приведена в табл. 6.1.

Таблица 6.1

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

6.4. 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 Qs (мм³/мин) можно рассчитать по эмпирической формуле

Q_s = (_m²P_ст)^аf^b, (6.1)

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 рисунке 6.2 Сила прижима:

Р_ст = Р_удS.

Оптимальное удельное давление инструмента, соответствующее максимальной скорости обработки при подаче абразивной суспензии поливом, составляет для твердого сплава — 0,2—0,22 кг/см².

Рисунок 6.2 . Зависимость удельной силы прижима Руд от площади обработки S и давления абразивной суспензии (МПа)

6.5. Рабочие среды, применяемые для узо.

6.5.1. Абразивные материалы

Решающее влияние на производительность ультразвуковой обработки оказывают абразивные зерна суспензии, осуществляющие размерное разрушение обрабатываемой заготовки. Производительность растет при использовании зерен абрази­вов из более твердых материалов; при этом твердость абразива должна быть выше твердости ос­новного материала.

Характеристики применяемых абразивных ма­териалов приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Абразивный материал	Плотность, г/см3	Относительная режущая способность	Твердость по Риджвею	Микро-твердость, кг/мм2
Алмаз	3,48—3,56	1	15	10000
Карбид бора	2,5	0,5—0,6	14	4300
Карбид кремния (карборунд)	3,12—3,22	0,25—0,45	13	3200
Электро-корунд	3,2—4,9	0,14	12	2500

Значение твердости по Риджвею для твердых сплавов типа ВК8, ВК20 равняется 13.