Файл: Волосатов, В. А. Ультразвуковая обработка.pdf

'Спективе должно дать возможность подвести ультразву­ ковой инструмент в самые труднодоступные и удаленные от концентратора места. Однако из-за сложности осу­ ществления и большой трудоемкости эти операции до настоящего времени достаточно широкого распростране­ ния в производстве не получили.

3. АБРАЗИВНАЯ СУСПЕНЗИЯ

Как указывалось выше, процесс ультразвукового реза­ ния происходит в результате выкрашивания мельчайших частиц материала абразявными зернами. Абразивы, при­ меняемые при ультразвуковой размерной обработке, об­ ладают высокой твердостью и прочностью и незначи­ тельной хрупкостью. В табл. 2 приведены основные абра­ зивные материалы, применяемые при ультразвуковой размерной обработке твердых хрупких материалов.

Таблица 2

Абразивы, применяемые при ультразвуковой размерной обработке

Абразивные материалы выдерживают большие удель­ ные нагрузки и температуры. Под действием ультразву­ кового инструмента зерна абразива частично разруша­ ются, но полностью не теряют своих режущих свойств. Однако производительность обработки при этом заметно снижается. Поэтому в процессе ультразвуковой обработ­ ки важно обеспечить бесперебойную подачу в рабочую зону новых (перемешанных) порций абразива, то есть его постоянную сменяемость.

14

Зерна абразива имеют неправильную геометрическую форму, с острыми гранями и неодинаковыми размерами в разных направлениях. Более крупные из них первыми попадают в зону ударов ультразвукового инструмента, дробятся и притупляются, одновременно разрушая об­ рабатываемый материал. Более мелкие по размерам зерна в это время в работе не участвуют. По мере при­ тупления и износа крупных зерен инструмент начинает воздействовать на все большее число зерен; при этом в работу вступают и меньшие по размерам зерна, попав­ шие в зону действия инструмента.

При размерной ультразвуковой обработке применя­ ются взвеси абразива в жидкости, чаще в воде. Водная

снижена до 20%.

В целях предохранения деталей станков от коррозии рекомендуется добавлять в водную суспензию неболь­ шие порции ингибитора (2%-ный нитрит натрия), осо­ бенно при обильной подаче суспензии помпами. В этом

табл. 3 и 4.

Наиболее распространенными абразивами при уль­ тразвуковой размерной обработке являются карбид кремния и карбид бора. Лучшим по своим режущим свойствам является карбид бора. Однако он более чем в 10 раз дороже карбида кремния и содержит значи­ тельное количество графита. Поэтому его целесообразно применять при ультразвуковой обработке твердого спла­ ва, некоторых сортов радиокерамики, минералокерамики, радиофарфора и других особо твердых и прочных

1 Под режущей способностью понимается интенсивность съема материала в единицу времени.

15

материалов. При обработке более хрупких материалов (стекло, кварц, кремний, германий и др.) целесообраз­ нее применять карбид кремния. Он дешев и менее дефи­ цитен, меньше загрязняет рабочее место, руки и одежду оператора. Правда, при прочих равных условиях, про­ изводительность при применении карбида бора выше, чем при использовании карбида кремния, на 20—30%. Однако указанные преимущества карбида кремния

16

оправдывают некоторые потери на производительности. Алмазная пыль применяется при обработке корундов и алмазов.

На черновых операциях применяют, как правило, шлифзерно, а на чистовых — шлифпорошки. На доводоч­ ных операциях при точности исполнения размеров дета­ ли порядка 0,02—0,03 мм следует применять микропо­ рошки.

За последние годы в нашей стране и за рубежом при размерной ультразвуковой обработке стали применять инструменты, рабочая часть которых шаржирована абра­ зивом. В этом случае на рабочую часть инструмента ме­ тодом порошковой металлургии или гальваническим пу­ тем наносится слой алмазного порошка. Работа ведется при вращении инструмента вокруг своей оси; в зону ре-, зания подается вода, которая охлаждает инструмент и вымывает отходы.

Применение ультразвукового инструмента с закреп­ ленным абразивом взамен сыпучего, вводимого в зону

обрабатывать только цилиндрические поверхности дета­ лей. Это обстоятельство ограничивает область примене­ ния инструментов этого типа.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основными технологическими характеристиками при ультразвуковой размерной обработке твердых хрупких материалов являются производительность, точность и качество обработки.

Производительность обработки. При размерной ультразвуковой обработке производительность зависит в основном от амплитуды колебаний инструмента, дав­ ления его на обрабатываемую деталь, свойств материа­ лов детали и инструмента, характера абразива и его кон­ центрации в суспензии, условий обмена абразива в зона резония и других факторов.

Оценка производительности ультразвуковой обработ­ ки может производиться:

Гос. П У З Л И Ч И Р Л

а) по скорости проникновения инструмента в деталь или скорости рабочей подачи (обработки)i

v = j - мм/мин,

где / — глубина обработки; t — время обработки;

б) по среднему съему обрабатываемого материала!

ковой обработки величина амплитуды колебаний инстру­ мента. С увеличением амплитуды от 20 до 30 мкм про­ изводительность ультразвуковой обработки растет по зависимости, близкой к линейной. Резко падает ско­ рость обработки при амплитудах менее 20 мкм.

В работе В. Ф. Казанцева [15] на основании анализа ранее проведенных экспериментов делается вывод, что «скорость обработки пропорциональна квадрату ампли­ туды колебаний...», то есть подводимой мощности. Од­ нако это суждение, как показала практика, верно для сравнительно больших амплитуд (от 30 до 60 мкм).

Оптимальная производительность при сравнительно малых амплитудах (порядка 20—50 мкм) достигается с использованием мелкозернистых абразивов, а при боль­

увеличение амплитуды до 80—100 мкм позволило увели­

значительной степени сказывается на производительно­ сти процесса. Экспериментально установлено, что для определенной площади обработки, амплитуды и зерни­ стости абразива существует оптимальное давление, при котором производительность максимальна.

13