Силы, действующие при ультразвуковом резании

Принцип действия и роль колебательной системы

— амплитуда, а со — частота колебаний. Допустим, что в некоторый момент времени tx конец инструмента касается пружины жесткостью к, прикрепленной к достаточно большой массе. Предположим также, что реакция пружины не изменяет движение конца инструмента. В этом случае сила, действующая на торец, будет иметь характер импульсов периодически повторяющихся с частотой w:

Предположим для простоты, что средняя скорость перемещения за период колебаний инструмента равна нулю. Тогда постоянная сила прижима Fпр, действующая на тело, должна быть равна средней за период силе

в несколько раз превышающая ее. С ростом силы прижима или амплитуды колебаний максимум сил при ударе увеличивается. Но если этот максимум неограниченно возрастает с увеличением амплитуды колебаний, то при изменении давления прижима существует предел, зависящий от амплитуды колебаний.

Основное назначение акустической колебательной системы — приведение торца инструмента в колебательное движение. Амплитуда механических колебаний, получаемая обычно на торце преобразователя, оказывается недостаточной для осуществления эффективного резания. Поэтому к торцу преобразователя присоединяется концентратор, нижний конец которого обычно служит инструментом. Форма концентратора подбирается таким образом, чтобы на нижнем конце амплитуда колебаний была больше. Преобразователь, концентратор и инструмент образуют колебательную систему. С целью увеличения амплитуды колебаний эта система делается резонансной, т. е. длина ее составляет целое число полуволн на заданной частоте. Система крепления является необходимым элементом любой колебательной системы станка. С помощью этих элементов осуществляется крепление системы без потерь колебательной энергии на рассеивание в корпусе станка.

вторая — сопротивлением нагрузки — RH.

изменится.

Как следует из анализа причин возникновения ударных напряжений при обработке, нагрузка на колебательную систему не остается постоянной в течение одного периода. Если при малом сопротивлении нагрузки возможна его аппроксимация средним постоянным значением, то при соизмеримых величинах Ra и Ra расчет в предположении постоянной нагрузки окажется неверен.