Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 8 ТЕХНОЛОГИЯ где V – скорость обработки; S – подача; А – амплиту- да ультразвуковых колебаний; ω – круговая часто- та ультразвуковых колебаний; q = πНВ · D с /ωρ cР ; ρ – плотность материала волновода; с – скорость распространения продольных звуковых волн; Р – площадь поперечного сечения волновода; φ 1 = φ 0 + arctg q ; φ 0 – угол траектории инстру- мента, соответствующий моменту времени на- чала деформирования ( t 0 ); φ 2 = φ 1 + arctg( q / R ); − ⎛ ⎞ ⎡ ⎤ ⋅ π − μ = ⎜ ⎟ ⎢ ⎥ ⎜ ⎟ ⎢ ⎥ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦ 1/3 2/3 3 2 c max 10 3 (1 )HD 2 D R h E – коэффи- циент упругого восстановления, здесь μ – коэф- фициент Пуассона; Е – модуль Юнга обрабаты- ваемого материала; HD – динамическая твердость обрабатываемого материала; HD = HB· k (HB – твердость материала, k = 1,5…2,25 [5]). Результаты и обсуждение В результате анализа полученной системы не- равенств были установлены области кинемати- ческих параметров обработки, обеспечивающих формирование волнистости или ее отсутствие в зависимости от твердости обрабатываемого ма- териала. Так, на рис. 3 показаны кривые, определяю- щие критическую скорость обработки детали, которая при прочих равных условиях обеспе- чивает появление волнистости (значения ниже линии на графике) или его отсутствие (бόльшие значения). Изменение диаметра пластического отпечат- ка с наплывом в зависимости от твердости ма- териала и амплитуды колебаний ультразвукового инструмента описывает график, изображенный на рис. 4. Из рисунка видно, что диаметр отпе- чатка при одних и тех же режимах обработки для материалов разной твердости может изменяться в 1,5 и более раза. При этом критическая ско- рость, которая прямо пропорциональна диаме- тру d пл , изменится во столько же раз. Рекомендуемые при ультразвуковом пласти- ческом деформировании скорости обработки для обеспечения максимального прироста твер- дости [3, 4] лежат ниже критических скоростей, указанных на графике (рис. 4) для материалов с твердостью 2000 МПа, поэтому при обработ- ке пластичных материалов с рекомендуемыми режимами появление волнистости весьма ве- роятно. Взаимосвязь режимных параметров обра- ботки и критического значения подачи на фор- мирование волнистости показана на рис. 5. Из рисунка видно, что волнистость при обработке материалов с твердостью 2000 МПа пере- стает формироваться при величине подачи свыше 0,1 мм/об и амплитуде ультразву- ковых колебаний до 15 мкм. Увеличение подачи до 0,1 мм/об по сравнению с уве- личением скорости до 400 м/мин и выше технологически наиболее осуществимо. Следует отметить, что при обработке бо- лее твердых материалов (НВ > 3000 МПа) для появления волн пластического течения необходимы малые подачи. При обработке материалов с твердостью выше 3000 МПа на подачах свыше 0,07…0,1 мм/об волни- стость перестает формироваться. Рис. 3. Зависимостькритическойскоростиобработки от прилагаемого статического усилия (НВ 2000МПа, D = 10 мм, f = 20 кГц) Рис. 4. Изменение диаметра отпечатка с наплывом в зависимости от твердости материала ( F ст = 100 Н, D с = 10 мм, f = 20 кГц)