Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (831033), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Ниже7.5. Станки для ультразвуковой обработки275приведены характеристики лазерной установки «Алмаз-5» с газооптическимрезаком портального типа для раскроя листов:Тип....... . . .. ............ .... ............. .... ............ ... .. . ......... .. . ... ......... . ... ...
.СO2-лазер800Мощность излучения, Вт..... .. .. .. .. .. .... .... .. .. .. .. .. ..................... ...Максимальный размеры листовых заготовок, мм ................ .Линейная скорость раскроя, м/мин ...................................... ..ЗОООх2500Точность вырезания контура, мм0,05".4±0,5Система ЧПУНЗЗ-2М......................................... ............................................................................. .Применение лазерных технологических установок обеспечивает повышение производительности труда и качества выпускаемой продукции.7.5.
СТАНКИ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИУльтразвуковые колебания- это упругие волны, распространяющиеся втвердых телах, жидкостях, газах с частотой 16 ... 105 кГц. С их помощью осуществляют многие технологические процессы: размерную обработку, поверхностное упрочнение, сварку, пайку, очистку и др.При возбуждении колебаний частиц среды и распространении в ней волны происходит перенос энергии упругой деформации от частицы к частице.Для продольной плоской волны, распространяющейся в среде вдоль оси Ох,волновое уравнение имеет видd 2~d 2~dx 2 '-- =с --dт,2где ~-смещение колеблющейся частицы; 't -среде; х -время; с-скорость звука врасстояние от источника колебаний.Скорость звука является характеристической величиной для среды и зависит от ее упругости и плотности:с =Щр,где Е -модуль упругости первого рода; р-плотность среды.Длина волныA=cT=c/ f,гдеT,f-период и частота колебаний соответственно.Интенсивность ультразвуковых колебаний представляет собой энергию,переносимую за единицу времени ультразвуковой волной через перпендикулярную направлению распространения волны единичную площадку :l=wc,гдеw-плотность звуковой энергии.Ультразвуковое поле нашло применение в размерной ультразвуковой обработке свободным абразивом, которая осуществляется в результате движения зерен абразивной суспензии в технологическом зазоре.
Основное резание7. Оборудование, применяемое при специШLьных методах обработки276происходит абразивными зернами, получающими энергию от рабочего торцаинструмента, побочноезернами, находящимися в боковом зазоре. Ин-струмент получает ультразвуковые колебания от резонатора. Зерна выкалывают небольшие частицы материала, инструмент имеет осевую подачу иприжимается к заготовке. Продукты обработки выводятся из-под торца инструмента вместе с суспензией. Выколы материала заготовки образуются припрямом ударе инструмента по зерну абразива, лежащему на поверхности.Кавитация суспензии-это процесс образования кавитационных полостей (разрывов) в местах понижения давления (напряжения) при ультразвуковом воздействии. Кавитационные полости способствуют более равномерному распределению зерен абразива под инструментом, увеличивая скоростьобработки, а также перемешиванию абразива, выносу выколотых частиц материала заготовки и подаче свежего абразива в зону обработки.Ультразвуковыеколебанияприобработкелезвийныминструментомустраняют нарост на инструменте, уменьшают силы трения в зоне резания исопротивление сходу стружки, улучшают качество поверхности.При обработке алмазным инструментом на поверхности заготовки образуется зона повышенной трещинноватости (предразрушения).
Ультразвуковые колебания интенсифицируют процесс хрупкого разрушения материалапутемсозданиясеткимикротрещин ивыколовнаповерхностизаготовки.Разрушенный материал представляет собой различные по форме и размерамчастицы, не имеющие следов пластического деформирования.В качестве абразива чаше всего применяют карбид бора, который при высокой твердости хорошо смачивается водой и при сравнительно небольшойплотности легко переносится жидкостью. Другие абразивы (например, карбид кремния, электрокорунд) используют лишь при обработке деталей изстекла, германия.
Производительность обработки при их применении посравнению с карбидом бора в1,2- 1,14 раза ниже.С уменьшением размера абразивного зерна снижается производительность и повышается точность обработки. Производительность обработкинаходится в прямой зависимости от амплитуды и частоты колебаний. Ограничивающим фактором для амплитуды является размер зерна, поскольку прибольшом зерне импульс ударной силы недостаточен для внедрения в материал и его разрушения, а при относительно малых зернах происходит их дробление.
Максимальная производительность наблюдается при отношении размаха колебаний к диаметру зерна абразива, равном0,6 .. .0,8.Статическая сила, прижимающая абразив к поверхности заготовки иназываемая силой подачи, существенно влияет на состояние зерен и концентрацию абразива под торцом инструмента. С одной стороны, ее увеличениеприводит к росту импульса ударных сил и глубины внедрения зерна абразива, т. е. вызывает интенсификацию съема материала, с другой-к уменьшению технологического зазора, ухудшению условий поступления в него свежего абразива и удаления продуктов износа.7.5. Станки для ультразвуковой обработки277Некруглость отверстий при чистовых операциях не превышает1Омкм.При наличии несоосностей преобразователя и концентратора она составляет30 .. .60 мкм.
С увеличением размера зерен погрешность возрастает.При ультразвуковой получистовой обработке с применением обычныхпорошков погрешность изготовления достигаетверхностипришлифовании20микропорошкамисмкм. Шероховатость поамплитудойколебаний15... 20 мкм составляет Ra = 1,2 ... 0,4 мкм, а при доводке - Rа = 0,2 мкм.Размерная ультразвуковая обработка эффективна для хрупких материалов.Так,производительностьобработкистекласоставляет3 ООО ...5 ООО мм 3/мин, а твердого сплава - в 20--50 раз ниже.Преимущества ультразвуковой обработки перед обычными процессамирезания следующие :более высокая производительность обработки твердых и хрупких материалов;возможность копирования сложной формы инструмента;низкие нагрузки в зоне резания.Сообщая инструменту и заготовке различные виды подач (продольную, поперечную) и меняя профиль инструмента по этойсхеме, можно прошивать глухие и сквозныеотверстия;обрабатывать полости, углубления, пазы, цилиндрические и конические отверстия по копиру, проводить шлифование иполирование.Обработка непрофилированным инструментом (тонкой проволокой) (рис.7.
16)позволяет осуществлять контурное вырезание,Рис. 7.16. Контурное вырезаниеобработку сквозных пазов и щелей, разреза-проволочным инструментомние заготовок.Для интенсификации процесса резания и повышения качества поверхности металлическому или абразивному режущему инструменту сообщают вынужденные ультразвуковые колебания. По такой схеме выполняются операции сверления, зенкерования, развертьmания, точения (рис.7 .17).При контурном вырезании мелких деталей из кремния, германия, ситалаиспользуют групповой инструмент, позволяющий многократно повысить производительностьиполучитьзначительнуюэкономиюсырья.Шлифование при воздействии ультразвукаможнопроводитьсприменениемспециальных ультразвуковых головок.
При этом исРис.7.17. Виброточениеключаютсяповерхностныемикротрещиныи2787.Оборудование, применяемое при специШLьных методах обработкиприжоги. Погрешность размеров деталей составляеттельность -0,01мм, а производи320 мм /мин.3Ультразвук используют в операциях упрочнения поверхности детали ипри снятии заусенцев свободным абразивом. При снятии заусенцев масса заготовки не должна превышатьг, а размер заусенцев5 ...
10Достижимая шероховатость поверхности составляетменно можно обрабатыватьет2 ... 30500 ... 2 ООО заготовок.- 50 ... 100 мкм.Ra = 0,2 мкм. ОдновреВремя обработки составлямин. Удаление заусенцев происходит в результате кавитационногоразрушения материала заготовки и дополнительной обработки ее частицамиабразива.Ультразвуковые станки выполняют перен.осн.ыми и стацион.арн.ыми. Переносные станки имеют мощность до50 Вт и предназначены для ульразвукового гравирования, клеймения, сверления отверстий малого диаметра.Универсальные станки стационарного исполнения предназначены для выполнения нескольких технологических операций в условиях единичного имелкосерийного производства. Механизмы станка осуществляют основныедвижения заготовки, а ультразвуковое устройство выполняет свою технологическую функцию -обработку при воздействии ультразвуковых колебаний.Ультразвуковой станок (рис.жит станину1, координатныйленной на нем заготовкойголовку43,подачи6акустическуюс ультразвуковым преобразователем, ультразвуковой генератор47.18) содер2 с закрепстол5,механизминструмента с устройствомния статической нагрузки, систему37 создаприну8дительной подачи и сброса абразивной сус2пензии.Универсальныеультразвуковыестанки,как правило, выполняют с вертикальным расположением рабочей головки.
В зависимостиРис.7.18.Схема ультразвуко-вого станкаот выходной мощности генератора их подразделяют на три группы: малойсредней(0,25 ... 1,6 кВт)(0,03 ... 0,2 кВт),4 кВт)и большой (домощности.Станки первой группы применяют для обработки неглубоких отверстийдиаметром О, 15 ... 1О мм. В этих станках обычно используют преобразователина основе пьезокерамики или феррита.
По внешнему виду они похожи навертикально-сверлильные и вертикально-фрезерные станки.Специализированные станки применяют в серийном и массовом производстве для выполнения, как правило, одной операции. Например, при изготовлении полупроводниковых элементов, обработки рабочего профиля алмазных итвердосплавных фильер, нарезания резьбы в труднообрабатываемых материалах, нанесения на камни рельефных художественных изображений.7.6. Оборудование для плазменной и.магнитоимпульсной обработок279В условиях единичного и мелкосерийного производства акустические головкидляуниверсальныхстанковделаютсъемнымисвращающимсяиневращающимся инструментом. Широко применяют акустические головкидля плоского шлифования, которые устанавливают на шпинделях плоскошлифовальных станков.Характеристики наиболее распространенных ультразвуковых генераторовприведены в табл.Таблица7.3.7.3Технические характеристики ультразвуковых генераторовМощность, кВтРабочаяНапряжениеГабаритныевыходнаяпотребляемаячастота, кГцсети, Вразмеры, мм101,60,44,5194,01,17,317,5 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
