ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 142 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ экспериментов были выбраны скорость резания, подача, глубина резания, частота и амплитуда колебаний. Были проведены две серии экспериментов. В первой серии сравнивали характеристики традиционного точения (CT) и твердого точения с наложением ультразвуковых колебаний (UVAHT) в зависимости от скорости резания, подачи и глубины резания. В первой серии экспериментов UVAHT проводили с использованием постоянной частоты 20 кГц и амплитуды колебаний 20 мкм. Для лучшего понимания UVAHT с использованием анализа размерностей разработана теоретическая модель потребляемой электрической мощности и износа по задней поверхности. Вторую серию экспериментов проводили для калибровки разработанной модели с учетом влияния скорости резания, частоты и амплитуды колебаний. Режимы резания, использованные для сравнительной оценки и теоретического моделирования, представлены в табл. 2. Основное внимание в настоящем исследовании уделено износу инструмента и потребляемой электрической мощности. Для измерения износа инструмента использовали цифровой микроскоп Dino-Lite с увеличением до ×240. Для измерения тока, протекающего по проводу под напряжением, использовали клещи, похожие на прищепки. С помощью токовых клещей обнаруживали магнитное поле, создаваемое текущим током в проводе. Потребляемая мощность во время точения определялась произведением напряжения и измеренного тока. Фактический набор условий обработки в соответствии с планом эксперимента показан в табл. 2. В случае обычного вращения частота и амплитуда считаются нулевыми, а в случае ультразвукового точения частота и амплитуда поддерживались постоянными на уровне 20 кГц и 20 мкм соответственно. Результаты и их обсуждение Относительная производительность: CT и UVAHT Первую серию из двадцати экспериментов, как показано в табл. 2, проводили для сравнительной оценки потребляемой электрической мощности и износа по задней поверхности при CT и UVAHT. Эксперименты проводили с изменением скорости резания, подачи и глубины резания, а эксперименты UVAHT проводили с использованием постоянной частоты и амплитуды колебаний 20 кГц и 20 мкм соответственно. Износ инструмента – это постоянное разрушение материала инструмента, которое приводит к отклонению инструмента от его первоначальной формы во время резки. Износ инструмента влияет на эффективность обработки, качество, режущую способность и цену. Кроме того, износ инструмента также оказывает значительное влияние на качество поверхности обрабатываемой детали. Обычно считается, что тремя основными формами износа являются истирание, адгезия и диффузия. Для контроля износа инструмента использовали цифровой микроскоп Dino-Lite с увеличением до ×250. Dino Capture 2.0 распознавал изображения и сохранял их в системной памяти при установке на ноутбук. Ниже представлены изображения износа инструмента, полученные с помощью цифрового микроскопа, с различной степенью детализации. Как было определено ранее, частоту и амплитуду при традиционном точении считали нулевыми, а в случае ультразвукового точения частоту и амплитуду поддерживали постоянными на уровне 20 кГц и 20 мкм соответственно. Мощность тока во время резки обеспечивает стабильность и помогает выбрать соответствующие настройки для снижения потребляемой электрической мощности. Чтобы способствовать устойчивому развитию процесса обработки, потребление энергии должно быть снижено на протяжении всего процесса обработки. В этом разделе описывается, как станки используют энергию при CT и UVAHT в различных условиях резания. Мощность тока, необходимая для работы токарного станка, рассчитывается как произведение напряжения и тока. На протяжении всего эксперимента напряжение поддерживалось постоянным на уровне примерно 420 В (трехфазное), а ток контролировался с помощью токоизмерительных клещей. Экспериментально обоснованное изменение износа инструмента и потребляемой электрической мощности при CT и UVAHT показано на рис. 5 и 6. Анализ размерностей Вторую серию из двадцати экспериментов, как показано в табл. 2, проводили для калибровки теоретически разработанных моделей износа
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1