ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 140 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Однако когда колебания прилагаются в направлении скорости резания, необходимо учитывать несколько ограничений, а именно: Vc = πdn; Vt = 2πAF, где Vc – скорость резания; n – число оборотов в минуту; d – диаметр заготовки; Vt – скорость вершины, т. е. колебательная скорость резания; A – амплитуда колебаний; F – частота. Если A = 20 м и F = 20 кГц, то значение Vt, т. е. скорость вершины, не должна увеличиваться более чем на 150 м/мин. Относительные перемещения режущего инструмента и заготовки при ультразвуковом точении (UVAT) изображены на рис. 3 [16]. Используя высокочастотные колебания, можно выполнить несколько циклов менее чем за миллисекунду. При традиционном точении (CT) режущая кромка постоянно находится в контакте с поверхностью заготовки. При воздействии на режущую кромку ультразвуковых колебаний взаимодействие между кромкой инструмента и заготовкой полностью меняется и становится прерывистым [17]. Экспериментальная установка Материалом заготовки, использованной в экспериментах, была сталь AISI 52100 – распространенная подшипниковая сталь, известная своей высокой твердостью и износостойкостью. Из-за высокой твердости заготовок из упрочненной стали AISI 52100 необходима большая сила резания. Быстрый износ инструмента и ломка стружки являются серьезными проблемами, поэтому материал режущего инструмента должен быть более устойчивым к истиранию. В результате выбор наиболее подходящего материала режущего инструмента, формы инструмента и условий резания имеет решающее значение для улучшения обрабатываемости упрочненной стали AISI 52100. В этом эксперименте использовался инструмент TiAlSiN с PVD-покрытием и геометрией CNMG120408-MF5. Фотография базовой рамы с закрепленным UVAHT представлена на рис. 4. Кроме того, в табл. 1 показана геометрия режущей пластины. Эксперименты с применением ультразвукового точения проводили на токарном станке с максимальной частотой вращения шпинделя 1145 об/мин при мощности двигателя 2,2 кВт. В ходе пробных исследований были определены скорость резания, подача, глубина резания, частота и амплитуда колебаний. Эксперименты планировали с использованием метода исследования поверхности отклика, а именно ротатабельного центрального композиционного планирования (CCRD). В табл. 2 показан выбор режимов резания для токарной обработки. Подход CCRD позволяет выбрать набор экспериментальных запусков, который полностью покрывает проектное пространство, требуя при этом наименьшего количества доступных испытаний, что помогает оптимизировать экспериментальные настройки. На основе пробных Рис. 3. Относительные перемещения режущего инструмента и заготовки при традиционном и ультразвуковом точении Fig. 3. Relative displacements of the cutting tool and the workpiece in CT and UVAT
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1