8. Заключение
Основными результатами исследований явились:- обоснование потребностей современных производителей в аппаратах для размерной обработки;
- создание серии малогабаритных высокоэффективных специализированных ультразвуковых станков для размерной обработки хрупких твердых материалов, позволивших существенно снизить энергоемкость реализуемых технологических процессов, доведя ее до значений, соответствующих традиционной металлообработке;
- выбор для конкретных технологических задач (листовые материалы или многослойные конструкции) оптимальных вариантов ультразвуковых способов обработки;
- обеспечение дальнейшего развития ультразвуковых технологий для современных производств путем практической реализации и применения разработанных практических конструкций ультразвуковых станков.
Для достижения этих результатов были решены следующие частные задачи:
- Предложена классификация специализированных ультразвуковых станков применительно к потребностям современных производителей, показана достаточность шести типов различных аппаратов для решения практически всех производственных задач и обоснованы требования к энергоемкостным параметрам ультразвуковых станков, подлежащих разработке;
- Решена проблема автоматической подстройки параметров генератора при всех возможных изменениях параметров акустической нагрузки, происходящих при размерной обработке и при всех возможных изменениях параметров самих электронных генераторов, выработаны общие требования к электронным генераторам ультразвуковой частоты, и разработан базовый вариант генератора для всех предложенных типов ультразвуковых станков;
- Для комплектации специализированных ультразвуковых станков предложены, разработаны и применены: малогабаритная ступенчато-экспоненциальная полуволновая колебательная система для ручных инструментов, малогабаритный узел вращения, обеспечивающий вращение ступенчато-экспоненциальной полуволновой колебательной системы, ультразвуковая колебательная система для стационарных станков, выполненная по двух полуволновой схеме. Выбор конструктивных схем, материалов и формы преобразователей и концентраторов позволил обеспечить коэффициент усиления, близкий или превосходящий 10, и интенсивность ультразвуковых колебаний на рабочем инструменте, достаточную для достижения заданной производительности процесса;
- Разработаны, изготовлены и применены специальные рабочие инструменты (с минимальным износом, простотой и технологичностью изготовления), позволяющие обеспечить выполнение круглых отверстий диаметром до 120 мм, и даны рекомендации по выполнению отверстий любой формы при использовании невращающихся рабочих инструментов. Для обеспечения равной производительности сверления и расширения диапазона выполняемых отверстий предложен способ выбора рабочих частот колебательных систем с различными рабочими инструментами, обеспечивающий при заданной рабочей частоте генератора необходимую интенсивность на рабочей поверхности различных по диаметру рабочих инструментов;
- Проведены сравнительные исследования процесса ультразвукового сверления хрупких листовых твердых материалов и многослойных конструкций, состоящих из чередующихся слоев хрупких и вязких полимерных материалов, вращающимися и не вращающимися рабочими инструментами в виде полых металлических трубок с применением абразивной суспензии и алмазосодержащими рабочими инструментами без абразивной суспензии, позволившие установить, что 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, а 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. Кроме того, проведенные исследования позволили установить, что ультразвуковое сверление трубчатыми металлическими рабочими инструментами с применением абразивной суспензии является более эффективным при частоте вращения рабочего инструмента менее 600…1000 об/мин, а при частоте вращения от 1000 об/мин до 3000 об/мин более эффективным становится ультразвуковое сверление алмазосодержащим инструментом.
- Разработана, изготовлена и применена в производственных условиях серия практических конструкций портативных малоэнергоемких специализированных станков, характеризуемых рядом номинальных мощностей: 50 Вт, 100 Вт, 150 Вт, 250 Вт и 400 Вт, и позволяющих обеспечить потребности современных производств в средствах размерной обработки твердых хрупких материалов. Производственная эксплуатация станков на различных предприятиях страны, для решения разнообразных задач подтвердила их эффективность и пригодность для промышленного использования.
