Исследование влияния тангенциальных ультразвуковых колебаний инструмента на эффективность процесса механической обработки древесины

• Автор: Адиков, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 188 с. : ил.

Глава 1 Современное состояние проблемы ультразвукового резания древесины

1.1 Общий принцип ультразвуковой механической лезвийной обработки материалов

1.2 Обзор работ по ультразвуковому и вибрационному резанию древесины

1.3 Некоторые аспекты ультразвукового резания материалов

1.3.1 Обоснование направления прикладываемых ультразвуковых колебаний

1.3.2 Обоснование снижения сил при ультразвуковом резании

1.3.3 Особенности стружкообразования при ультразвуковом резании

1.4 Ультразвуковые колебательные системы

1.5 Выводы. Цель работы

Глава 2 Теоретические исследования ультразвукового резания древесины с наложением тангенциальных ультразвуковых колебаний
2.1 Особенности кинематики ультразвукового резания с наложением тангенциальных ультразвуковых колебаний
2.1.1 Определение времени непосредственного контактного взаимодействия за один цикл колебаний резца
2.1.2 Кинематическое условие обеспечения низкой шероховатости поверхности при резании
2.2 Силовое взаимодействие резца с обрабатываемым материалом при ультразвуковом резании
2.2.1 Анализ силового взаимодействия передней грани с обрабатываемым материалом при ультразвуковом резании
2.2.2 Особенности взаимодействия древесины с задней гранью резца при резании с наложением на инструмент тангенциальных ультразвуковых колебаний
2.2.3 Критерий процесса стружкообразования при резании древесины с наложением тангенциальных ультразвуковых колебаний
2.3 Специфические виды износа дереворежущего инструмента
при резании с наложением ультразвуковых колебаний
2.3.1 Особенности явлений химического и электрического характера и их влияние на износ инструмента при ультразвуковом резании древесины
2.3.2 Кавитационный износ инструмента при ультразвуковом резании древесины
2.4 ВЫВОДЫ
Глава 3 Экспериментальные исследования
ультразвукового резания древесины с наложением
тангенциальных ультразвуковых колебаний
3.1 Описание экспериментальной установки
3.1.1 Требования к методике экспериментов
3.1.2 Структура экспериментальной установки
3.1.3 Конструкция резцов для исследования ультразвукового резания древесины
3.1.4 Требования к образцам для исследования ультразвукового резания древесины
3.1.5 Ультразвуковое оборудование
3.1.6 Измерительная часть экспериментальной установки
3.2 Методика проведения экспериментов
3.3 Обработка результатов экспериментов
3.3.1 Экспериментальное определение потерь на трение в установке
3.3.2 Экспериментальное определение основной скорости резания
3.3.3 Обработка результатов экспериментов по резанию с использованием нейронных сетей
3.3.4 Результаты экспериментов по резанию древесины с наложением тангенциальных ультразвуковых колебаний
3.3.5 Некоторые аспекты резания влажной древесины с наложением ультразвуковых колебаний
3.4 Выводы
Глава 4 Разработка пильной рамки ультразвуковой лесопильной рамы
4.1 Особенности кинематики возвратно-поступательного резания древесины в лесопильных рамах с наложением тангенциальных ультразвуковых колебаний
4.1.1 Определение условия обеспечения ультразвукового резания
4.1.2 Выбор рациональной амплитуды колебаний
4.2 Конструктивные особенности пильной рамки ультразвуковой пилорамы
4.2.1 Разработка принципиальной конструкции пильной рамки
4.2.2 Влияние конструкции межпильных прокладок на колебания пил
4.2.3 Особенности конструкции рамной пилы
4.3 Особенности кинематики ультразвукового резания с наложением осевых (изгибных) колебаний
4.4 Оценка экономической эффективности внедрения ультразвуковой лесопильной рамы
4.5 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

разработано и серийно изготавливается большое количество ультразвуковых излучателей различного типа, которые следует приоритетно использовать в новых ультразвуковых колебательных системах.
Волновод (пассивный концентратор) осуществляет передачу ультразвуковой волны к рабочему инструменту трансформацию скоростей и обеспечивает согласование внешней нагрузки и внутреннего активного элемента [104,105, 106].
Рабочий инструмент непосредственно воздействует на обрабатываемом объекте[104,105,106].
Основные требования, предъявляемые к ультразвуковой колебательной, системе перечислены в [104, 105]. Она должна
работать в заданном частотном диапазоне;
работать при всех возможных в ходе технологического процесса изменениях нагрузки;
обеспечивать необходимую интенсивность излучения или амплитуду колебаний;
иметь максимально возможный коэффициент полезного действия; иметь жесткое крепление в корпусе; иметь минимальные габариты и вес; соответствовать требованиям техники безопасности.
Важнейшей характеристикой ультразвуковых колебательных систем является резонансная частота. Обусловлено это тем, что эффективность технологических процессов во многом определяется амплитудой колебаний (значений колебательных смещений), а максимальные значения амплитуд достигаются при возбуждении ультразвуковой колебательной системы на резонансной частоте [104, 105, 106]. Кроме того, и потери ультразвуковой энергии в системе в этом случае минимальны. Работа ультразвуковых устройств в нашей стране регулируется рядом государственных стандартов [2, 3, 7] (аналогичные стандарты существуют и за рубежом). Поэтому