Физическое и математическое моделирование динамики ультразвукового прошивочного станка
Диссертация
Автор: Елсайед Ахмед Абоуел Фетоух Елмоуши
Название: Физическое и математическое моделирование динамики ультразвукового прошивочного станка
Справка: Елсайед Ахмед Абоуел Фетоух Елмоуши. Физическое и математическое моделирование динамики ультразвукового прошивочного станка : диссертация кандидата технических наук : 05.03.01 Москва, 2005 177 c. : 61 05-5/1827
Объем: 177 стр.
Информация: Москва, 2005
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ
11 Особенности процесса ультразвуковой обработки материалов
111 Физические явления в процессе ультразвуковой размерной обработке
112 Эффективность процесса ультразвуковой размерной обработки
113 Точность полостей и отверстий при ультразвуковой размерной обработке
12 Станки для ультразвуковой обработки материалов
121 Типовые конструкции станков для УЗ- обработки
122 Ультразвуковые вибраторы и механизмы станков для УЗ-обработки
13 Обсуждение литературных данных и постановка задач исследования
Глава 2 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ЖЕСТКОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОПИГОВАЛЬНО-ПРОШИВОЧНОГО СТАНКАv
21 Методика экспериментальных исследований статической жесткости
22 Результаты статических исследований
Глава 3
Глава 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЛЬТРАЗВУКОВОГО СТАНКА
31 Методика проведенная экспериментального исследования динамических характеристик УЗС
32 Результаты динамических исследований
Глава 4 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО СТАНКА И ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЕ В КОМПЬЮТЕРНОМ
ЭКСПЕРИМЕНТЕ
41 Разработка математической модели
42 Анализ математической модели в компьютерном эксперименте
43 Компьютерные эксперименты на математической модели с использованием планирования эксперимента
Глава 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ
УПРУГОЙ СИСТЕМЫ СТАНКА В ПРОЦЕССЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ
51 Калибровка измерительной системы
52 Получение спектральных характеристик вибросигналов, снимаемых с УЗС во время его работы
53 Колебания элементов упругой системы станка при ультразвуковой обработке
ВЫВОДЫ
Введение:
В медицинской, автомобильной, космической, оптической и других отраслях промышленности, при изготовлении высокотехнологичных изделий, все больше расширяется необходимость обрабатывать детали, выполненные из карбидов титана и вольфрама, порошковых, композиционных, а также сверхтвердых материалов. При этом особые технологические трудности возникают при реализации выдвигаемых разработчиками требований к точности и шероховатости поверхностей микроразмерных отверстий, поверхностям разрезов, различных фасонных поверхностей.
Одним из методов, способных реализовать эти требования, является размерная ультразвуковая обработка. Механический процесс съема материала реализуется путем микроразрушений с помощью абразивных частиц, взвешенных в виде тонкой суспензии и внедряемых в поверхность обрабатываемого изделия с помощью фасонного индентора, придающего частицам колебания с ультразвуковой частотой порядка 20 кГц. Процесс микроразрушений происходит без повышения температуры, отсутствуют химические реакции в зоне обработки, силовые воздействия на инструмент и деталь незначительны. Все это способствует получению высокой точности, малой шероховатости поверхности, и часто обработка сложного изделия может быть выполнена за один проход.
Несмотря на сравнительную новизну, метод ультразвуковой обработки имеет весьма обширную библиографию. Отечественные и зарубежные публикации насчитывают более 600 наименований. В них рассмотрены результаты экспериментальных и теоретических исследований в области физики процесса взаимодействия индентора, микрочастиц и обрабатываемой поверхности, технологические аспекты обеспечения эффективности съема материала. Значительная часть публикаций посвящена конструкциям ультразвуковых станков и их отдельных узлов, в первую очередь, вибраторам.
Если в начальный период разработки метода превалировали экспериментальные исследования и устанавливались эмпирические соотношения между технологическими параметрами, то затем были выполнены интересные теоретические исследования, разрабатывались аналитические модели, направленные на изучение связей между силами прижима инструмента, скоростью прокачки суспензии, динамическими явлениями при соударениях и производительностью процесса. Следует отметить работы В.И. Дикушина, В.Ф. Казанцева, А.И. Маркова, Б.Х. Мечетнера, Л. Д. Розенберга, а также публикации таких зарубежных исследователей, как D.Blank, Е.А. Neppiras, G. Nishimura и др.
Большое число патентов в области ультразвуковой обработки, как отечественных, так и зарубежных, свидетельствует о том, что постоянно совершенствуются конструкции и технологические процессы, изобретаются все новые излучатели ультразвуковых колебаний, механизмы подач, способы доставки в зону обработки абразивного материала и отвода из нее продуктов разрушения.
Вместе с тем, ряд вопросов ультразвуковой обработки еще недостаточно изучен. В частности, требуют экспериментального исследования и теоретического анализа относительные колебания инструмента и обрабатываемого изделия в низкочастотной области. Ультразвуковые колебания определяют производительность станка, и им посвящено большое количество работ. Однако точность формы и размеров обработанной поверхности, ее волнистость и шероховатость в большой степени зависят от колебаний упругой системы.
Процесс ударного внедрения абразивных частиц, взвешенных в суспензии между инструментом и обрабатываемой заготовкой, представляет собой чередование импульсов, кратковременно замыкающих упругую систему «станина-механизм подач и-инстру мент-заготов ка-стол ». Этот стационарный случайный процесс, включающий резкий подъем усилия и спад его в результате разрушения зерен абразива и элементов обрабатываемой поверхности, вызывает относительные колебания элементов упругой системы станка на собственных частотах, в том числе и в направлениях, перпендикулярных к направлению ультразвуковых колебаний. Разработчики ультразвуковых станков, по-видимому, подобным колебаниям не уделяли достаточного внимания.
Современные требования к качеству изделий в высокотехнологичных областях современной техники определяют актуальность изучения колебаний упругой системы ультразвукового станка в низкочастотной области. Экспериментальные исследования и разработка на их основе математической модели колебаний упругой системы станка позволят выявить недостатки конструкций ультразвуковых станков и повысить их динамическое качество.
