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

производительности при размерной ультразвуковой обра­ ботке (в относительных единицах) для различных жид­ костей:

С увеличением глубины обработки производитель­ ность, как правило, снижается. Это объясняется ухуд­ шением условий обмена в рабочей зоне абразивной су­ спензии и ухудшением эвакуации продуктов резания (от­ ходов). Исключением являются случаи, когда осуществ­ ляется периодический подъем инструмента в процессе обработки. Этим облегчаются условия обмена абразива в зоне резания и, как результат, ускорение процесса обработки.

Хорошие результаты по производительности дает при­ менение полого инструмента с толщиной стенки 0,3— 0,5 мм. При этом резко сокращается площадь обработ­ ки, улучшаются условия обмена абразива и, как след­ ствие, повышается производительность процесса при зна­ чительной глубине обработки.

Обработка отверстий диаметром 3 мм в изоляторах из радиокерамики на глубину 7 мм сплошным инстру­ ментом производилась на станке мод. 4770 с производи­

10 мин. Применив полый инструмент с толщиной стенки

0,3 мм, стали обрабатывать эти детали за 5—6 мин (с периодическим подъемом инструмента).

Весьма эффективным средством увеличения произво­ дительности ультразвуковой обработки является спо­ соб подачи абразивной суспензии через предварительно выполненное в детали отверстие или через полость пу­ стотелого инструмента (нагнетание или отсос суспензии). Первое практикуется зачастую при ультразвуковой чи­ стовой обработке сквозных отверстий, например при изготовлении матриц из твердых сплавов. В этих слу­ чаях предварительно вскрывают отверстие другими спо­ собами, например электроэрозионным методом, а затем ультразвуковой обработкой доводят его с более высокой

23

Всвязи с расширением применения твердых сплавов

идругих труднообрабатываемых токопроводящих мате­ риалов при изготовлении разнообразной технологиче­ ской оснастки немаловажное значение приобретает внед­ рение ультразвуковой обработки, позволяющей заменить ручную обработку (чаще—доводку) рабочих полостей такой оснастки и резко снизить ее трудоемкость. В тоже

время производительность ультразвуковой технологии при обработке твердых сплавов крайне низка, что сдер­ живает ее широкое применение. В этой связи представ­ ляется перспективным разработанный ЭНИМСом [18] комбинированный способ обработки твердых сплавов и других токопроводящих материалов, совмещающий в себе ультразвуковую размерную обработку с электро­ химическим (анодным) растворением.

Сущность этого способа (рис. 12) заключается в том, что кроме ультразвуковых колебаний в зону обработки

24

подводят постоянный ток напряжением б—8 в. Ультра­ звуковой инструмент соединяют с отрицательным полю­ сом источника технологического тока, а деталь — с по­ ложительным. Абразив смешивают с электролитом — 10—20%-ным раствором поваренной соли или азотнокис­ лого натрия. Подача абразивонесущего электролита в рабочую зону производится под определенным давлением (зачастую прокачкой через полый инструмент).

Под действием постоянного тока происходит анодное

связки твердого сплава. При этом ультразвуковое раз­ рушение зерен карбидов вольфрама и титана значи­

Абразивонесущий электролит (15%-ный раствор азотно­ кислого натрия +14-2%-ный раствор нитрита натрия — ингибитора коррозии) подавался в рабочую зону под давлением прокачкой через полый инструмент диамет­ ром 40 мм. В среднем производительность этого процес­ са в 4—5 раз выше производительности ультразвуковой обработки (по твердым сплавам). В качестве абразива здесь экономически выгодно применять карбид кремния, так как преимущества использования карбида бора при комбинированной обработке очень незначительны.

Зернистость абразива при комбинированном методе обработки твердых сплавов лежит в пределах № 3—• № 6 и зависит от рабочего напряжения, так как прямо влияет на зазор между поверхностями инструмента л детали.

Недостатком комбинированного метода является до­ вольно низкая точность обработки, что ограничивает его применение в основном черновыми операциями, где не­ обходима высокая производительность предварительного формообразования (с припуском под дальнейшую уль­ тразвуковую доводку).

Точность размеров и формы. При ультразвуковой размерной обработке точность исполнения размеров яв­ ляется подчас основным требованием, определяющим возможность ее применения. Особое внимание уделяется

25

точности при изготовлении миниатюрных и микроминиа­ тюрных деталей радиоэлектронной техники. Здесь точ­ ность размеров зачастую определяется весьма жесткими допусками (0,02—0,03 мм); к точности геометрической формы этих деталей предъявляются не менее жесткие требования.

На точность исполнения размеров при ультразвуко­ вой размерной обработке твердых хрупких материалов оказывают влияние размеры зерен абразива, стабиль­ ность зазора между обрабатываемой поверхностью де­ тали и инструментом, глубина обработки, величины по­ перечных колебаний инструмента и^износ его рабочей части. Кроме этих факторов существенное влияние на точность размеров и формы деталей оказывают точ­ ность рабочего хода стола или акустической головки станка, точность относительной установки детали и ин­

рабочего зазора между поверхностями детали и ин­ струмента. Но вследствие износа рабочей части инстру­

HjT04Hocjb„reQMeipji4ecKpu формы доверхностей об­ рабатываемых деталей хара!п^рйзуётс.я конусностью, что отчасти является результатом неравномерного изно­ са инструмента. С увеличением глубины обработки ко­ нусность возрастает за счет увеличенного износа торца инструмента и близких к нему вертикальных поверхнос­ тей, а также длительного воздействия абразива на по­ верхности детали со стороны входа инструмента.

Конусность можно представить выражением:

н

где Д , — начальный размер контура детали, на входе

также в характерном скруглении кромок на входе ин­ струмента и сколах — на выходе. Для устранения пер­ вого применяют шлифование плоскости детали после ее обработки. Устранить сколы на выходе инструмента при

26

обработке сквозных отверстий и наружного контура мож­ но приклейкой обрабатываемой заготовки к специальной подкладке из стекла.

Практически величина конусности может составлять примерно 20 мин на 1 мм толщины при зернистости аб­ разива № 5. Однако, применяя калибровку отверстий и порошки мелкой зернистости (Ml4), можно снизить конусность стенок отверстия до 5—10 мин на 1 мм тол­ щины. При обработке твердых сплавов на чистовых опе­ рациях В. Ю. Вероману [5] удавалось получить мини­ мальную конусность 1,5—2 мин при глубине обработки 5—10 мм.

Конусность поверхности можно частично вывести по­ вторной обработкой более мелким абразивом или ка­ либровкой обрабатываемого контура неизношенной ча­ стью инструмента; при этом последний вводится в от­ верстие детали на значительную глубину.

Практически наиболее приемлемым способом устра­ нения конусности обрабатываемых поверхностей (на­ ружного или внутреннего контура детали) можно счи­ тать повторную обработку одним и тем же инструмен­ том при перевернутой на противоположную плоскость де­ тали. При такой технологии конусность практически мо­ жет быть сведена к нескольким минутам (1—2 мин на 1 мм толщины детали).

Сколов на выходе инструмента, по мнению некото­ рых авторов [17], можно избежать, применяя обработку сквозных отверстий с двух сторон детали. Однако этот прием не всегда оправдан, так как усложняет и удоро­ жает процесс и подчас приводит к возникновению новых погрешностей за счет повторной установки детали или инструмента.

Эллипсность отверстий при ультразвуковой обработ­ ке является следствием влияния боковых составляющих колебаний инструмента. Однако при точной выверке и

На точность размеров при обработке сквозных от­ верстий в основном оказывает влияние неоднородность размеров зерен абразива данной фракции. Первоначаль­ но разность в размерах отверстия и инструмента резко возрастает, а затем при определенной глубине обработки

27