Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование особенностей процесса алмазно-ультразвуковой обработки хрупких и композиционных материалов

Сведения об участнике
ФИО
Котькина Татьяна Владимировна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Тяжелое и среднее машиностроение
Тема
Исследование особенностей процесса алмазно-ультразвуковой обработки хрупких и композиционных материалов
Резюме
В проекте показано влияние параметров режима ультразвуковой размерной обработки на производительность. Выявлено влияние режимных факторов на производительность процесса при прошивке отверстий специальными инструментами в труднообрабатываемых материалах.
Ключевые слова
Ультразвуковая размерная обработка, ультразвуковой станок, хрупкие материалы, абразивные зерна, композиционные материалы
Цели и задачи
Целью работы является исследование процесса алмазно-ультразвуковой обработки и использование новых научных данных для разработки перспективных технологий обработки хрупких и композиционных материалов.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи:
1. Определить целесообразную и перспективную область применения операции УЗАО в машиностроении;
2. Изучить влияние параметров режима на технологические показатели УЗАО.
3. Выявить оптимальные параметры режима, обеспечивающие высокое качество и скорость обработки неметаллических материалов.
Введение

Развитие техники привело к появлению новых материалов, механическая обработка которых традиционными способами затруднена. К ним относятся материалы с высокой твердостью, такие как вольфрамосодержащие и титанокарбидные сплавы, алмаз, рубин, лейкосапфир, закаленные стали, термокорунд и др. Обработка другой группы материалов, таких как ситаллы, рубин, германий, кремний, ферриты, керамика, стекло, кварц, полудрагоценные и поделочные минералы и материалы, затруднена их очень большой хрупкостью. В современном машиностроении широко применяются композиционные материалы (КМ). Они многообразны по химическому составу и физико-механическим характеристикам. Принципиальными недостатками КМ являются их хрупкость и сложность обработки. 

 

Методы и материалы

Для решения проблемы обработки КМ разработаны специальные методы и технологии  обработки:  электрохимическая, электроэрозионная, электронно-лучевая, ультразвуковая обработка и др. 

Ультразвуковым способом эффективно обрабатываются весьма хрупкие материалы, и обеспечивается достаточно высокое качество поверхности (Ra~ 0,8 мкм).

Ультразвуковой (УЗ) способ обработки представляет собой разновидность обработки долблением - хрупкий материал выкалывается из изделия ударами зерен более твердого абразива, которые направляются торцом рабочего инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. Применение ультразвуковых колебаний позволяет интенсифицировать процесс хрупкого разрушения обрабатываемого материала за счет создания сетки микротрещин и выколов на поверхности. Ультразвуковая алмазная обработка используется для обработки сверхтвердых, хрупких изделий ракетно - космической техники.

Описание и обсуждение результатов

Полученные результаты позволяют установить рациональные параметры режима ультразвуковой алмазной обработки для обеспечения производительности  обработки перечисленных материалов.

Таким образом, для всех исследуемых материалов влияние величины статической нагрузки на производительность обработки носит неоднозначный характер.

Для каждого инструмента имеется оптимальное значение статической нагрузки, при котором достигается максимальная производительность:

- Трубчатым инструментом Рст = 30Н

- Цельным инструментом Рст = 4Н.

Влияние диаметров используемых инструментов при обработке рассматриваемых материалов носит различный характер:

- Увеличение диаметра трубчатого инструмента вызывает увеличение производительности;

- При работе цельным инструментом экспериментальные кривые имеют экстрим: максимальная производительность достигается при диаметре 5 мм. 

Используемые источники
1. Моргунов Ю.А., Опальницкий А.И., Перепечкин А.А. Современное состояние и перспективы применения в отрасли ультразвуковой размерной обработки изделий. Журнал «Известия МГТУ «МАМИ», 2012, №2, стр.140..144.
2. Ультразвуковая размерная обработка материалов/Хмелев В.Н., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н./ Научная монография/ Алт. гос. Техн. Ун-т. им. И.И. Ползунова. - Барнаул: изд. АлтГТУ, 1997. – 120 с.
3. Наукоемкие технологии машиностроительного производства: Физико-химические методы и технологии: учебное пособие / Ю.А.Моргунов, Д.В.Панов, Б.П.Саушкин, С.Б.Саушкин; под ред. Б.П.Саушкина. – М.: Издательство «Форум», 2013. – 928 с.: ил. – (Высшее образование).
4. Саушкин Б.П., Шандров Б.В., Моргунов Ю.А. Перспективы развития и применения физико-химических методов и технологий в производстве двигателей Журнал «Известия МГТУ «МАМИ», 2012, №2, стр.242…248.
Information about the project
Surname Name
Kotkina Tatiana
Project title
A study of diamond process-ultrasonic machining of brittle and composite materials
Summary of the project
The project shows the influence of the parameters of the mode of ultrasonic dimensional processing on performance. The effect of operating factors on the performance of the process when the firmware holes with special tools in hard materials.
Keywords
Ultrasonic dimensional processing, ultrasonic machine, fragile materials, abrasive grains, composite materials