Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 79
Текст из файла (страница 79)
А., Бвсдскке е теорию нормальных меткллое, М., 1972; 3 а и м л и Дж., Электроны к фоноии, пер. с англ., М., 1962. М. С. Хаапип. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ультразвуком. Различаьот четыре вида М. о. с помощью УЗ: УЗ-вая размерная обработка деталей из твордых и хрупких материалов; резание трудиообрабатыеаемых материалов инструыентом, к-рому сообщаются УЗ-вые колебания малой амплитуды; снятие заусенцев с мелких деталей абрааивной суспеизией в УЗ-вой ванне; обработка вязких материалов с УЗ-вой очисткой шлифовального круга.
Раэмериаи обработке. Применение УЗ-вои размерной обработки позволяет вырезать пластины любой формы из керамики, кварца, полупроводников, изготавливать отверстия сложного профиля в твердых и хрупких материалах, а также фасонные детали из них. По виду технологич. операций различают УЗ-вые сверление, фрезерозание, шлифование, гравирование и др.
Наибольшее распространение получило УЗ-вое сверление. При УЗ-вой размерной обработке материала между инструментом 1 (рис, 1), к-рый является частью коле- Рис. 1. Схема ультра- звукового сесрлеккк хрупких матереалое: 1 — инструмент, ссеерюлюшия кслебалил; э— ебрабатыеаемак псеерх- ность; э — абразив. бательной системы, и обрабатываемой поверхностью 2 подается суспензия абразива у.
Торец инструмента совершает колебательное движение с частотой 1 = (8 — 44 кГц и амплитудой А = (Π— 60 мкм. Обычно использууотся продольные колебания инструмента, но можно применять и поперечные или крутильиые. Инструмент является частью колебательной системы, в состав к-рой входит магнитострикционный или пьезокерамический преобразователь и стержневой волновод-коппсптраиьор с коэфф. усиления по амплитуде 5 — 20. Инструмент 213 МИХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА Внд де4)армз- цнн Группа мате- риала Область нрнмененнк Уэ-еай размерной обработки Критерий хруа- кости Характер реьрушення Материал Хрупкий Г >2 Упругая Иэгатаеленне деталей не стекла, кеарце нерзмнкн минералов, Феррнтае. Обрабатка налунраеаднннаных материалов Стекла, снталл, кварц, германий, ФеРрит, мвнерелаке'- рамнка, агат н нр.
Хрупннй ааеле упрачнення в результате ннк- раалествчеекнх дефарме- цнй Тебрдые сплавы, закапанные на высо- кую тезрдасть, н и е- ментнраеанные сте- лл, тнтанаеые спла- вы, нальфрен Изготовление Фильер, штампов, еысадачных матриц, жтелей сложной фермы не теердмх сплзеае н еальфрема 1(1„(2 Упруго- пластн- ческая разрушение практически не наблюда- етск Лг Лнастк- ческая Ультраеьукаеай метод не целесообра- зен 1„( 1 Сеянец, мягкие стали н др прижимаетсн к обрабатываемой поверхности с постанывай силой Р „ = =- 20 — 200 Н, Давление прижима Рнр = Рст)8 (где Ь' — площадь торца инструмента) составляет в среднем 10' — 10" Па. Возникающие н процессе УЗ-вых колебаний переменные силы Р имеют импульсный характер н повторяются с частотой колебании инструмента. Максимальное значение силы Р н„в Ро несколько раэ превышает силу при1кима Р т.
УЗ-вая разРне. 2. Вдаелнеанне мерная обраебраенеа прн УльтРа- ботка включает ЕЕУНаэаМ СВЕРЛЕННН. процессы: удар- ное вдавливание абразивных айрен с последующим выкалыванием частиц материала детали, цирк улнцню и смену абразива в рабочей зоне, обеспечивающую унос выколотых частиц и доставку свежего абразива. При этом методе обработки происходит хрупкое разрушение обрабатываемых материалов п одновременно внзкое разрушение инструмента, изготовленного ив малоуглероднстои стали. При ударе торца инатрумеита па абразивным збрнам вершины зерен вдавливаются в поверхностные слои как детали, так и инструмента (рис, 2), Внедрение частиц абразива в инструмент приводит только к пластич.
деформациям, в то время как в поверхностном слое обрабатываемой детали возникает сетка микротрегцин, зарождающихся в наиболее слабых с точки зрения прочности дефектных и перенапрнженных местах. Под влиянием напряжений, создаваемых последующими ударами торца инструмента по абразивным зернам, происходит расширение микротрещин и образование новых трещин — создастся эона предразрушения. Выкалывание частиц происходит в тот момент, кош да максимальные касательные напряжения в зоне вдавливания превзойдут сопротивление сдвигу. Вода, несущая абразив, расширяет микротращипы и облегчает обравование выколов, а также доставлнет свежий абразив в зону обработки и охлаждает инструмент и деталь.
Производительность обработки (объем материала, разрушенного в единицу времени) У зависит от фнзикомеханич. свойств обрабатываемых материалов, амплитуды А и частоты 1 колебаний инструмента, твердости и зернистости абразива и силы Р .„. Наиболее эффективно обрабатыва1отся материалы 1 группы (табл.), имеющие т. н.
критерий хрупкости 1„> 2, где 1„ =- тр)пр, тр — сопротивление матерйала сдянгу, ор — сопротивление на отрыв. Пройзводительность У = й г„е, где й — постоянный коэффициент. На УЗ-вых станках средней мощности при обработке стекла с г = 2,2 У =- 3000 — 5000 мыз!мии. Производительность У можно характеризовать ф-лои: У = () (А'Рар)а Х х)Р Я, где коэфф. () зависит от койцентрации абразива в суспензия, твер- МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА дости обрабатываемого материала и абразива, а танисе от среднего размера зерен абразива; параметры д и р в зависимости от условий изменяются от 0,5 до 1.
Указанная зависимость справедлива до некоторого предельного значения Рдр, к-рое определяется скоростью сме1гй абразива в рабочем зазоре и амплитудой колебаний инструмента, зависящей от добротности колебательной системы и мощности преобразователя. Т. о., повьппение производительности связано с увеличением скорости смены абразива и с повышением мощности станков. В зависимости от размера инструмента, площадь торца к-рого может составлять от десятых долей ммэ до десятков см', мощность ультразвуковых станков меняется от 100 Вт до 5 кВт.
Помимо ультразвуковой колобательной системы, станок включает в себя генератор для питания преобразователя, системы, обеспечивающие прижим и поступательное движение (подачу) инструмента, координатный стол для закрепления обрабатываемой детали, системы принудительной подачи н сбора абразивной суспензии. Точность обработки иа УЗ-вых станках и шероховатость обрабатываемой поверхности (средняя высота микронсровиостей поверхности) пропорциональны среднему размеру зерен абразива.
Для обычно применяемых абразивных порошков точность обработки достигает 20 мкм, а шероховатость поверхности — 7— 8-го класса. Для повышения производительности УЗ-зой обработки твердых сплавов и других электропроводдщих материалов (1 ( сх ( 2) совмещают УЗ-вую обработку с электрохимич.
процессом, увеличивающим хрупкость поверхности металла путем анодиого растворения. При етом удается в 5 — 10 раэ увеличить производительность и уменьшить износ инструмента, в 3— 5 рав снизить энергоемкость процесса. Причинами, ограничивающими прнменение УЗ-вой размерной обработки деталей из хрупких материалов на существующих УЗ-вых станках, являются сравнительно небольшая глубина (А ( 30 мм) и площадь обработки, большом износ инструменте. Поэтому этот метод наиболее целесообразен при изготовлении отверстий сложной формы. Обработка глубоких отверстий (А до 500 мм) цилиндрич.
и коиич. формы наиболее эффективна вращающимися алмазными инструментами, к-рым сообщаютси УЗ-вые колебания с амплитудой А =- 10— 12 мкм. В атом случае отпадает необходиъюсть подачи абразивной суспензия в рабочий зазор, подается только вода, а роль абразивных частиц играют зерна алмаза. Это позволяет в несколько раэ повысить производительность процесса, увеличить точность обработки, снизить расход алмазов, в десятки раэ увеличить глубину обработни без снижения производительности. Резание металла с наложением УЗ-вых колебаний на режущий инструмент. Для улучшения условий резания жаропрочных, титановых и тугоплавких сплавов, а также для повышения качества обрабатываемой поверхности режущим инструментам— резцу, сверлу, метчику и др.— сообщают УЗ-выс колебания. Обработка ведется чаще всего на обычных металлорежущих станках, оборудованных головками с магнитострикционными или пьезокерамич.
преобразователями, к-рые посредством волновода 1 (рис. 3) соединены с резцом 2 (или дру- Рде. 9. Схема резаида истадда с налажеыием упьтрдзэуыоэых колебаний на режущий инструмент: г — еадыазад, саабщающдй резцу удьтрдззуыазме кадебдддл; д — резец; с— стружка; с — движу- щаася деталь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
