Файл: Хорбенко, И. Г. Ультразвук в машиностроении.pdf

организациями разработана гамма ультразвуковых про­ шивочных станков 4770А, 4770У, 4771, 4772А, 4773А, 4Б772, УЗСК-80, МЭ-22, МЭ-34 и др., в которой реализо­ ваны все достижения в области ультразвуковой обработки (системы нагнетания и вакуумного отсоса абразивной су­ спензии, совмещение ультразвуковой и электрохимической обработки и т. д.), что позволило повысить производитель­

ленности созданы ультразвуковые станки МЭ-50, МЭ-56,

МЭ-58, МЭ-60, МЭ-64, МЭ-65, МЭ-6 6 , МЭ-76.

ЭНИМСом создан ультразвуковой прошивочный ста­ нок 4773А для обработки деталей из твердых и хрупких материалов. На станке можно обрабатывать отверстия, по­ лости, щели различной конфигурации с точностью до 2 -го класса. Станок 4773А является одним из наиболее мощных станков такого типа. Его достоинство — простота и удоб­ ство в эксплуатации. В станке имеется координатный стол, позволяющий устанавливать деталь по отношению к ин­ струменту с точностью до 0,02 мм. Особенностью станка является возможность последовательной обработки детали грубым и тонким абразивом в одной ванне. При переходе с одного абразива на другой координатный стол промы­ вается, что устраняет необходимость перестановки детали. В инструментальной головке предусмотрен поворот ин­ струмента в вертикальной плоскости на 180°, чем облег­ чается его координация относительно обработанной детали. Инструмент на деталь подается автоматически под дей­ ствием избыточного веса шпинделя ультразвуковой го­ ловки. Глубина прошивания в процессе обработки кон­ тролируется с точностью до 0,02 мм. Станок работает от ультразвукового генератора УМ1-4. Резонансная частота 18 кГц, мощность генератора 4 кВт, диаметр прошивае­ мых отверстий 15—60 мм, наибольшая глубина прошивае­ мых отверстий 50 мм.

Ток ультразвуковой частоты подается на обмотку магнитострикционного преобразователя 1 (рис. 43), где электромагнитные колебания преобразуются в упругие механические колебания; затем усиленные в концент­ раторе 2 они передаются инструменту 3, который и обрабатывает деталь 7. Груз 10 обеспечивает необ­ ходимый постоянный прижим инструмента к детали. Ползун 4, уравновешиваемый контргрузом 5, переме­ щается по направляющим корпуса 6. В зону обработки

148

мания пластинки для полупроводниковых приборов, про­

149

материалов по заранее заданной программе. Инструмент при этом подводится к заготовке и прижимается к ней с такой силой, чтобы не повредить деталь. Пока инструмент не погрузится на определенную глубину, сила эта остается постоянной, а затем уменьшается, так что сколы на выходе отверстия исключены. Когда цикл закончен, инструмент останавливается. Износ его также учитывается автомати­ чески, поэтому точность обработки глухих отверстий, ри­ сок и полостей достигает ±10 мкм. Наличие оптической системы ОМ-1 обеспечивает координатные перемещения стола с точностью ± 10 мкм. Станок 4772А работает от генератора УЗМ-1,5С. Выходная мощность генератора 1,5 кВт, рабочая частота 22 кГц, максимальный диаметр обрабатываемых отверстий 80 мм, наибольшая глубина

до чистоты у8 при точности ± 0 , 0 2 мм на станке произ­ водится за 60 мин, а ручная доводка занимает 15—20 ч. Доводка рабочей кромки твердосплавной фильеры вы­ полняется за 35 мин, при ручной доводке требуется 3— 4 ч. Хорошие результаты получены при обработке хруп­ ких материалов. Кристаллы из кремния диаметром 6 мм вырезаны из пластины диаметром 30 мм и толщиной 1 мм одновременно за 40 с. Более 300 рисок глубиной 70 мкм нанесены на пластину кремния диаметром 40 мм за 3—4 с. Отверстия различной конфигурации и надписи, выполнен­ ные в стекле, заняли 2—5 с.

Ультразвуковой вырезной полуавтоматический ста­ нок 4770А, разработанный ЭНИМСом совместно с особым конструкторским бюро, предназначен для вырезания дис­

му техническому уровню, степени автоматизации и про­ изводительности он является одним из наиболее совер­ шенных станков данного типа. Полуавтомат обеспечивает изготовление деталей по принципиально новой техноло­ гии. Диски вырезаются методом трепанации многотруб­ чатым инструментом (рис. 45), а мелкий раскрой — ин­ струментом с набором лезвий на торце. Вырезание дисков малых диаметров многотрубчатым ультразвуковым ин­ струментом освоено впервые в практике машиностроения.

150

Рис. 45. Ультразвуковые инструменты для обработки полупроводников

Резание производится инструментом в направлении по­ дачи с колебаниями ультразвуковой частоты. Операции вырезания и раскроя осуществляются по полуавтомати­ ческому циклу, обеспечивающему снижение усилия по­ дачи на выходе. Это гарантирует отсутствие сколов на детали. Плавность перемещения инструментов и ограни­ чение скорости холостого хода обеспечиваются гидравли­ ческим демпфером двустороннего действия. В зону реза­ ния подается жидкость, содержащая абразивный по­ рошок.

Производительность полуавтомата в 1,5—2 раза выше существующих аналогичных станков Она достигается быстрой переналадкой (в течение 1 — 2 мин) на требуемую толщину вырезаемых деталей в результате наличия кон­ тактного и гидравлического датчиков. Полуавтомат мо­ жет быть использован и как обычный универсальный ста­ нок для ультразвуковой обработки сквозных и глухих отверстий глубиной до 15 мм. Станок работает от генера­ тора УМІ-0,4. Выходная мощность генератора 0,4 кВт, резонансная частота 18 кГц, диаметры вырезаемых дисков

бочая поверхность стола 140x130 мм, вертикальное пере­ мещение ползушки 25 мм, вертикальное установочное пе­ ремещение головки 80 мм, вылет оси головки от станины 160 мм, расстояние от торца головки до поверхности стола наибольшее — 200 мм, наименьшее — 95 мм, пределы регулирования усилия подачи 0,4—2 кгс, резонансная частота преобразователя 18 кГц, выходная мощность гене­ ратора 0,25—4 кВт, габариты станка без генератора

151

(длинах ширинах высота) 498x372x725 мм, масса станка без генератора 90 кг, генератора — 60 кг.

В табл. 16 приведены основные технические характе­ ристики ультразвуковых прошивочных станков.

Механическая обработка поделочного камня твердых пород до недавнего времени производилась алмазным ин­ струментом. Такая технология обработки достаточно эф­ фективна, но в ряде случаев, например для получения сложнопрофильных (некруглых) отверстий и контуров, неприемлема. Ультразвуковая размерная обработка позволяет резко снизить трудоемкость обработки загото­ вок из твердых хрупких материалов. На отдельных опе­ рациях применение ультразвука повышает производи­ тельность в 100 и более раз. Наряду со все расширяющимся применением универсальных ультразвуковых станков для размерной обработки цветного камня твердых пород со­ зданы типы специализированных ультразвуковых стан­ ков.

Центральной научно-исследовательской лабораторией камней самоцветов (ЦНИЛКС) создан ультразвуковой полуавтоматический станок УЗСК-80, предназначенный для прошивания отверстий и высверливания заготовок различного профиля от 5 до 120 мм в поперечнике из

152