Реализуемый инновационный проект направлен на разработку методов проектирования ультразвуковых технологических машин различного назначения. Несмотря на разнообразие применения таких машин (резание сверхтвердых и хрупких материалов, различные виды металлообработки, пластическое деформирование, волочение проволоки и труб, сварка металлов и пластмасс и др.) все они обладают рядом общих свойств и особенностей. Эти эффекты получили объяснение для некоторых процессов в теоретических работах авторов.
Ультразвуковые машины образуют особую группу в классе вибрационных машин. Их динамические особенности обусловлены тем, что они работают в диапазоне ультразвуковых частот (20 -60 кГц), в силу чего их колебательные системы, по сути, являются волноводами и описываются моделями с распределенными параметрами. Поскольку эти системы обладают высокой добротностью, ультразвуковые технологические машины могут эффективно работать только в резонансных режимах. В упомянутых выше работах показано, что наиболее эффективными режимами являются виброударные процессы. В результате создается нелинейная нагрузка на колебательную систему, вызывающая специфические нелинейные искажения амплитудно-частотных характеристик.
Реализация наиболее эффективных рабочих режимов связана с построением систем возбуждения и стабилизации резонансных колебаний под нагрузкой и управления этими режимами (авторезонансные системы). В настоящее время создаются высокоэффективные ультразвуковые технологические устройства. Предварительные результаты показывают возможность многократного снижения мощности и металлоемкости машин при повышении производительности, КПД и экологической безопасности.
Все перечисленные далее устройства предполагается строить по единому принципу с максимальным использованием одинаковых основных блоков, к которым относятся ультразвуковой авторезонансный генератор и ультразвуковая колебательная система.
1. Промышленные ультразвуковые устройства.
- Устройство для токарной обработки. Позволяет:
- Существенно снизить силы резания
- Обрабатывать технологически нежесткие изделия без поддерживающих люнетов
- Повысить точность обработки изделий
- Увеличить стойкость инструмента
- Улучшить чистоту и качество поверхности деталей
- Устранить возможность возникновения автоколебаний при резании
- Устройство для поверхностного упрочнения деталей
Устройство предназначено для повышения чистоты поверхностей и упрочнения поверхностного слоя деталей за счет его пластической деформации
- Устройство для волочения проволоки
Устройство предназначено для изготовления проволоки, например, тонких нитей из драгоценных металлов.
- Ультразвуковое сверлильное устройство
-
Шпатель
2. Бытовые ультразвуковые устройства
Предназначен для шпаклевки поверхностей. Исключает прилипание шпаклевки к инструменту. Позволяет получать тонкие слои шпаклевки. Обеспечивает ее лучшую адгезию с обрабатываемой поверхностью. Аналогичное устройство можно использовать для нанесения кремов в косметических и лечебных целях.
-
Нож
Предназначен для нарезания продуктов склонных к смятию и прилипанию (свежий хлеб, сыр, торты и пр.).
-
Стамеска
Предназначена для вырезанию по дереву и изготовления пазов в деревянных изделиях, например, гнезд для врезных замков.
-
Крейцмейсель
Предназначен для вырезания по металлу, например, для нанесения рисунка на металлических поверхностях или изготовления форм для ювелирных изделий из драгоценных металлов
-
Устройство для заточки лезвий ножей и скальпелей
Производит заточку с одновременным упрочнением лезвий путем пластического деформирования (отбивания) лезвия. Может применяться для отбивания лезвия косы.