Телефон и факс:+7 (3854) 43-25-81
Главная → Ультразвуковая размерная обработка материалов → 6. Основные результаты исследований ультразвуковых способов сверления отверстий → 6.3 Ультразвуковое сверление многослойных конструкций, состоящих их слоев хрупкого и полимерного пластичного материалов

6.3 Ультразвуковое сверление многослойных конструкций, состоящих их слоев хрупкого и полимерного пластичного материалов

Целью исследований являлось установление функциональных возможностей ультразвуковой обработки многослойных конструкций, выполненных из чередующихся слоев хрупкого и вязкого материалов (каковыми могут быть бронестекла, многослойные фольгированные текстолиты, многослойные звукоизолирующие плиты и т.п.). Выполнение отверстий осуществлялось вращающимися рабочими инструментами в виде полых металлических трубок с внешней цилиндрической или конусной поверхностями и алмазосодержащими рабочими инструментами в виде цилиндров.
Следует сразу отметить, что применение рассмотренных выше рабочих инструментов в виде полых металлических трубок не обеспечило сверление многослойных конструкций, так как после просверливания первого слоя хрупкого материала инструмент начинал скользить по слою вязкого полимерного материала, практически не углубляясь и не прорезая его. Поэтому, для сверления многослойных конструкций из стеклянных листов, соединенных слоем нетвердеющего полимерного материала использовались трубчатые рабочие инструменты с пазом, выполненным вдоль диаметра рабочего инструмента. Наличие паза обеспечивало быстрое разрезание полимерного слоя и возможность ультразвукового сверления многослойных конструкций.
Результаты, полученные при выполнении отверстий вращающимися инструментами в виде цилиндрической и конусной полых металлических трубок с продольным пазом, сравнивались с параметрами ультразвуковой обработки вращающимися алмазосодержащими инструментами.
В таблице 6.3 приведены результаты сверления листов стекла различной толщины при использовании рабочего инструмента в виде полой металлической трубки и абразивной суспензии, а также при использовании алмазосодержащего инструмента.

Таблица 6.3 - Скорость ультразвукового сверления многослойных стеклянных композиций различной толщины рабочими инструментами в виде цилиндрической и конусной металлической трубки с применением абразивной суспензии и алмазосодержащего инструмента
Частота вращения
инструмента, об/мин
Скорость сверления
многослойных стеклянных конструкций, мм/мин
двухслойная (13 мм) трехслойная (20 мм)
цилиндрический конусный алмзосодержащий цилиндрический конусный алмзосодержащий
300 2,6 2,3 1,8 2,5 2,2 1,4
1500 4,6 3,8 7,6 4,2 2,8 4,9
3000 8,2 6,1 11,5 6,5 4,8 7,0

Из полученных результатов следует:
  1. Скорость сверления многослойных композиций алмазосодержащим рабочим инструментом с водой без применения абразивной суспензии и цилиндрическими металлическими инструментами с применением абразивной суспензии растет с увеличением частоты вращения рабочего инструмента;
  2. За счет придания вращения рабочему алмазосодержащему инструменту скорость сверления возрастает от 0 до 11,5 мм/мин при сверлении двухслойной стеклянной композиции и от 0 до 7 мм/мин при сверлении трехслойной композиции. Среднее значение скорости сверления возрастает в 5...6 раз при увеличении частоты вращения от 300 до 3000 об/мин;
  3. За счет придания вращения рабочему цилиндрическому и конусному инструментам скорость сверления возрастает до 6,1....8,2 мм/мин при сверлении двухслойной стеклянной композиции и до 4,8….6,5 мм/мин при сверлении трехслойной композиции при увеличении частоты вращения от 300 до 3000 об/мин;
  4. Производительность ультразвукового сверления рабочими инструментами в виде полых цилиндрических и конусных металлических трубок с применением абразивной суспензии на малых частотах вращения превосходит производительность ультразвукового сверления алмазосодержащим инструментом;
  5. Производительность ультразвукового сверления алмазосодержащим инструментом при больших частотах вращения незначительно превосходит производительность ультразвукового сверления рабочим инструментом в виде полых цилиндрической и конусной металлических трубок с применением абразивной суспензии;
  6. Производительность ультразвукового сверления алмазосодержащим инструментом сравнивается с производительностью сверления металлическим рабочим инструментом с применением абразивной суспензии при частоте вращения, приблизительно равной 1000 об/мин.

Полученные результаты хорошо согласуются с результатами ультразвукового сверления листовых материалов.
Следовательно, при сверлении многослойных изделий из чередующихся хрупких и вязких материалов ультразвуковое алмазное сверление является более предпочтительным при обеспечении высокой скорости вращения рабочего инструмента.
Выбор способа ультразвукового сверления как листовых материалов, так и многослойных конструкций для практического использования в условиях серийного производства определяется исходя из полученных результатов по производительности сверления, а также исходя из стоимости рабочих инструментов и стоимости абразивного материала.
Самые общие оценки эффективности использования рассмотренных способов сверления вращающимися рабочими инструментами свидетельствуют о преимуществах сверления рабочими инструментами в виде металлических полых трубок с применением абразивных суспензий при мелкосерийном производстве и выполнении штучных отверстий.
Это объясняется меньшей общей стоимостью инструмента и абразива по сравнению с алмазосодержащим инструментом и возможностью изготовления рабочего инструмента любого необходимого диаметра.
В серийном специализированном производстве, более высокая производительность алмазного сверления может обеспечить его большую эффективность.
Таким образом, проведенные экспериментальные исследования ультразвукового способа при сверлении листов стекла и многослойных конструкций различной толщины рабочими инструментами в виде полых цилиндрических трубок с применением абразивной суспензии и рабочими алмазосодержащими инструментами позволили установить следующее:

  1. Обеспечение вращения рабочего инструмента повышает производительность сверления не менее чем в 3 раза, для металлических инструментов и не менее чем в 5 раз, при использовании алмазосодержащих инструментов;
  2. Повышение частоты вращения рабочего инструмента от 0 до 3000 об/мин приводит к росту производительности сверления до 7 мм/мин для трубчатого инструмента и до 12 мм/мин при использовании алмазосодержащего инструмента;
  3. Ультразвуковое сверление с применением трубчатых металлических рабочих инструментов является более эффективным при частоте вращения рабочего инструмента до 600…1000 об/мин, а при частоте вращения от 1000 об/мин до 3000 об/мин более эффективным становится ультразвуковое сверление алмазосодержащим инструментом.

659305, г. Бийск, ул. Трофимова 27, корп. Б, каб. 101-1

+7 (3854) 43-25-81

vnh@bti.secna.ru