Задача. Определить производительность, основное время УРО при прошивании квадратного отверстия 10´10 в стеклянной плите толщиной 40 мм и произвести расчёт основных конструктивных параметров ультразвуковой колебательной системы при следующих условиях:
- частота ультразвукового генератора кГц;
-магнитострикционный материал ультразвукового преобразователя - альфер ( мкм, м/с);
- шлифпорошок карбид бора с условным диаметром зерна мкм;
- статическая нагрузка на инструмент Н;
- циркуляция абразивной суспензии осуществляется периодическим подъёмом и опусканием инструмента (по режиму, приведённому в таблице 5.31), со скоростью холостого хода мм/с, причём перебег инструмента в верхнем положении мм, а выстой с.
Таблица 5.3-Режим перемещения инструмента
Глубина обработки, мм (от – до) | 0-10 | 10-20 | 20-30 | 30-40 |
Количество циклов вывода-ввода инструмента |
Решение:
Определяем оптимальную амплитуду колебаний инструмента из выражения 5.33:
мкм.
В качестве несущей жидкости используем воду. Примем массовое отношение карбида бора к воде 1:1,5.
|
|
Определяем теоретическую производительность УРО по формуле 5.35, принимая
и
м3/с мм3/мин.
Определяем скорость обработки по формуле 5.36.
мм/мин, где мм2.
Определяем время обработки по формуле 5.37:
мин (без учёта времени на подъём и опускание инструмента).
Определяем путь и время холостых ходов, пройденных инструментом для обеспечения циркуляции абразивной суспензии.
Согласно таблице 5.3, на глубине обработки 10 мм произойдёт один цикл подъёма и опускания инструмента с временем выстоя в верхнем положении 1 с и с перебегом инструмента 2 мм. На глубине обработки от 10 до 20 мм необходимо обеспечить два цикла подъёма и опускания инструмента (с глубины 15 и 20 мм) и так далее. Для каждого цикла подъёма и опускания инструмента длину холостого хода определяем из выражения
.
После прошивания отверстия глубиной 40 мм инструмент должен сделать перебег на 2 мм, а затем подняться в исходную точку, означающую окончание обработки. Длину холостого хода в данном случае определим как мм.
Результаты расчёта холостых ходов инструмента сведены в таблицу 5.2.
Таблица 5.2-Результаты расчета холостых ходов инструмента
Порядковый номер цикла холостого хода | ||||||||||
Глубина отверстия, с которого осуществляется цикл, , мм | 23,3 | 26,6 | 32,5 | 37,5 | ||||||
Длина холостого хода (путь) пройденного инструментом за цикл, , мм | 50,6 | 57,2 |
.
Время, затраченное на выполнение холостых ходов, определим из выражения
|
|
с мин.
Определяем фактическое время, затраченное на обработку отверстия (формула 5.37):
Отсюда фактическая производительность (формула 5.39):
мм3/мин; где мм3.
Для расчёта конструктивных параметров ультразвуковой колебательной системы примем мм; мм; мм.
Определяем длину волны ультразвуковых колебаний по формуле 5.41:
м мм.
Определяем конструктивные размеры сердечника-преобразователя (по формулам 5.42... 5.47) (рис. 5.7):
мм; мм;
мм; мм;
мм; мм;
шт.
Определяем коэффициент трансформации между преобразователем и инструментом (формула 5.48):
.
Определяем размер концентратора и инструмента (рис.5.8). Площадь рабочей поверхности инструмента составляет
мм2.
Максимальная площадь концентратора
мм2.
Представим эту площадь в виде квадрата со стороной 20,4 мм.
Минимальная площадь концентратора равна площади рабочей поверхности инструмента, мм2. Концентратор представляет собой усечённую пирамиду высотой мм (длина концентратора).
Инструмент представляет собой квадратный стержень (10´10), длину которого определяем по формуле 5.50:
мм.
Общая длина колебательной системы будет
мм.