Аналітичні дослідження процесу різання матеріалів при ультразвуковому коливанні ножа

Abstract

Метою дослідження є вивчення процесу і основних закономірностей вібраційного різання матеріалів взуттєвого виробництва, розробка основ розрахунку раціональних параметрів технологічних процесів для створення ультразвукових різальних пристроїв. Методика. Методологічною і теоретичною основою дослідження служать основні положення теоретичної механіки, теорії коливальних процесів, диференціальне числення. Результати. Проведено математичний аналіз зв'язків між опором різанню і рухами, які здійснює різальна кромка при двовимірному різанні з вібраціями. Представлено схему взаємодії ножа з матеріалом при ультразвуковому різанні. Отримано формулу для визначення критичної швидкості різання, при якій ніж постійно контактує з матеріалом і механізм, характерний для вібраційного різання, повністю зникає. Визначено проміжок руху ножа протягом одного циклу його коливань, на якому відбувається різання. Наукова новизна. Вперше теоретично обґрунтовано вплив амплітуди і частоти ультразвукових коливань різального інструменту на силові показники процесів різання матеріалів і можливість зменшення зусилля опору різанню при вібрації ножа з ультразвуковою частотою. Практична значимість. Результати дослідження можуть бути використані для вдосконалення конструкцій машин для різання матеріалів шляхом використання ультразвукових пристроїв.

Целью исследования является изучение процесса и основных закономерностей вибрационного резания материалов обувного производства, разработка основ расчета рациональных параметров технологических процессов для создания ультразвуковых резательных устройств. Методика. Методологической и теоретической основой исследования служат основные положения теоретической механики, теории колебательных процессов, дифференциальное исчисление. Результаты. Проведен математический анализ связей между сопротивлением резанию и движениями, которые осуществляет резательная кромка при двумерном резании с вибрациями. Представлена схема взаимодействия ножа с материалом при ультразвуковом резании. Получена формула для определения критической скорости резания, при которой нож постоянно контактирует с материалом и механизм, характерный для вибрационного резания, полностью исчезает. Определен промежуток движения ножа в течение одного цикла его колебаний, на котором происходит резание. Научная новизна. Впервые теоретически обосновано влияние амплитуды и частоты ультразвуковых колебаний резательного инструмента на силовые показатели процессов резания материалов и возможность уменьшения усилия сопротивлению резанию при вибрации ножа с ультразвуковой частотой. Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для совершенствования конструкций машин для резания материалов путем использования ультразвуковых устройств.

Purpose. A research aim is a study of process and basic conformities to law of the oscillation cutting of materials of shoe production, development of bases of calculation of rational parameters of technological processes for creation of ultrasonic cutting devices. Methodology. Methodological and theoretical basis of research the substantive provisions of theoretical mechanics, theory of shake processes, differential calculation, serve as. Findings. The mathematical analysis of connections is conducted between resistance to cutting and by motions that is carried out by a cutting edge at the two-dimensional cutting with vibrations. The chart of co-operation of knife is presented with material at the ultrasonic cutting. A formula is got for determination of stalling speed of cutting, at that than constantly a mechanism characteristic for the oscillation cutting contacts with material, disappears fully. The interval of motion of knife is certain during one cycle of his vibrations, there is cutting on that. Originality. First in theory influence of amplitude and frequency of ultrasonic vibrations of cutting instrument is reasonable on the power indexes of processes of cutting of materials and possibility of contracting effort to resistance to cutting during the vibration of knife with ultrasonic frequency. Practical value. Research results can be drawn on for perfection of constructions of machines for cutting of materials by the use of ultrasonic devices.