Технологические характеристики и производительность ультразвукового резания
Основными технологическими характеристиками при ультразвуковой размерной обработке твердых хрупких материалов являются производительность, точность и качество.
При размерной ультразвуковой обработке производительность зависит в основном от амплитуды колебаний инструмента, давления его на обрабатываемую заготовку, свойств материала последней и инструмента, вида абразивного материала, его концентрации в суспензии и т. д.
Производительность ультразвуковой обработки характеризуется скоростью проникновения инструмента в заготовку или скоростью рабочей подачи (в м/с). Наиболее существенно при прочих равных условиях на производительность сказывается величина амплитуды колебаний инструмента. С ее увеличением производительность растет; она резко падает при амплитудах менее 20 мкм.
Оптимальная производительность при сравнительно малых амплитудах (20-50 мкм) достигается при использовании мелкозернистых абразивных материалов, а при больших (60-80 мкм) - крупнозернистых. Так, при амплитуде колебаний инструмента 30 мкм скорость рабочей подачи составила 3,7х10-5-4,2х10-5 м/с (обрабатывали керамику); увеличение амплитуды до 80-100 мкм позволило в этих же условиях повысить скорость рабочей подачи до 11,7-13,3х10-5 м/с (абразивный материал - карбид бора).
Величина усилия прижима инструмента к заготовке (или последней к инструменту) в значительной степени сказывается на производительности ультразвуковой обработки. Для определенной площади обработки, амплитуды колебаний инструмента и зернистости абразивного материала существует оптимальное усилие прижима, при котором производительность максимальна. Дальнейшее повышение этого усилия не повышает производительность, что объяснимо ухудшением условий обмена зерен абразивного материала в рабочей зоне.
Зернистость применяемого для ультразвуковой обработки абразивного материала в значительной степени влияет на производительность процесса. Уменьшение размера зерна абразивного материала всегда снижает производительность. При постоянных значениях величины амплитуды колебаний инструмента и усилия рабочей подачи максимальная производительность достигается при оптимальной зернистости применяемого абразивного материала. Обработка карбидом бора № 3, например, стекла, происходит (при прочих равных условиях) в четыре раза медленнее, чем карбидом бора № 12.
