Ультразвуковые станки

Под ультразвуковой обработкой понимается целая группа технологических процессов различного назначения, осуществляемых под воздействием высокочастотных колебаний (частотой свыше 16 кГц) на заготовку, инструмент или технологическую среду. В этих процессах ультразвуковые колебания могут быть как основным источником энергии для обработки, так и средством интенсификации других видов технологических воздействий, в том числе операций, выполняемых традиционными методами обработки.

В процессах механообработки с использованием ультразвука наибольшее распространение получило использование механического воздействия колебаний на технологическую среду.

В одних процессах ультразвуковые колебания используют для передачи в зону обработки необходимого количества энергии (размерная ультразвуковая обработка твердых материалов), в других служит средством интенсификации химических и электрохимических процессов.

Работа ультразвуковых установок основана на использовании способности железа, никеля, кобальта и их сплавов изменять длину под воздействием электрического или магнитного поля, а при снятии поля восстанавливать первоначальные размеры. Это явление называют магнитострикацией. Работа ультразвукового станка заключается в следующем. В зону между заготовкой и вибрирующим пуансоном (инструментом), который очень близко подходит к заготовке, но не касается ее, поступает абразивный порошок, находящийся в жидкости во взвешенном состоянии. От воздействия вибратора (преобразователя) абразивные зерна с большой силой ударяются о поверхность заготовки и выбивают частицы материала. Одновременно пуансон постепенно опускается в выдолбленное таким образом пространство, и процесс продолжается. Ультразвуковой обработке поддаются хрупкие материалы (стекло, твердые сплавы и т. д.). Вязкие материалы (незакаленная сталь, латунь) плохо обрабатываются ультразвуковым способом, так как в этом случае не происходит сколов.

  Рис. 14.8. Головка магнитно-стрикционного преобразователя ультразвуковой установки

Принцип работы головки магнитострикционного преобразователя (см. рис. 14.8) заключается в том, что через катушку возбуждения 2 пропускается ток высокой частоты, который создает переменное магнитное поле такой же частоты, действующее на сердечник 1 вибратора. Для лучшего использования магнитострикционных свойств вибратора создают постоянное магнитное поле двумя катушками подмагничивая 4 к их сердечникам 3. Колебания, возникающие на вибраторе, передаются на трансформатор скорости 6, заключенный между двумя скобами 5, и, усиленные им, сообщаются инструменту 7. Монтажную панель устанавливают на салазки, вместе с которыми она перемещается по направляющим станины.

    Рис. 14.9. Кинематическая схема универсального ультразвукового прошивочного станка 4770

Универсальный настольный прошивочный ультразвуковой станок 4770 (см. рис. 14.9) предназначен для обработки деталей из твердых и хрупких материалов: стекла, керамики, полупроводниковых материалов, камня, твердых сплавов и т. п. На станке можно выполнять круглые и фасонные отверстия и полости, вырезать заготовку, гравировать, разрезать и др. Во время работы инструмент колеблется с ультразвуковой частотой в направлении его подачи. Центробежным насосом под торец инструмента подается абразивная суспензия.

Стол 2 станка имеет координатные установочные перемещения в горизонтальной плоскости по направляющим типа ласточкина хвоста. Ходовые винты снабжены лимбами с ценой деления 0,02 мм. Ползун 5 перемещают по шариковым направляющим станины 1 через реечную передачу z ₁ – z ₂ вручную или механически от регулируемого электродвигателя 8 через редуктор и реечную передачу. Электродвигатель работает на заторможенном режиме, развивая крутящий момент в соответствии с силой подачи инструмента. Ползун вместе с укрепленной на нем головкой уравновешивается грузом 11, подвешенным на ленте 10, намотанной на барабан 9 валика привода ручной подачи.

Для плавности хода ползуна имеется масляной демпфер, цилиндр 4 которого крепится к корпусу каретки 7, а шток 6 – к ползуну. Скорость ползуна регулируется иглой, перекрывающей пропускное отверстие в штоке. Для ускоренного отвода поршня предусмотрен обратный клапан.

Основной частью станка является акустическая головка 3, сообщающая инструменту колебательные движения.

Техническая характеристика станка. Диаметр обрабатываемого отверстия – 0,5¸10 мм; наибольшая глубина обработки – (2 – 5) d мм; рабочая частота – 18¸19 кГц; мощность генератора – 0,25 кВт.

Производительность обработки на ультразвуковых станках принято оценивать в линейных (мм/мин) или объемных (мм³/мин) единицах. Например, при ультразвуковой обработке стекла производительность может составлять 6¸10 мм/мин. Интенсивность обработки может быть увеличена за счет применения вращающегося инструмента (или вращения заготовки), а также принудительной подачей суспензии в зону обработки. Для повышения производительности и качества обработки, при обработке металлических материалов, возможно комбинирование ультразвуковой абразивной обработки с электрохимическими методами. Минимально достигается шероховатость обрабатываемой поверхности R _а = 1,2¸0,4 мкм.

Дата добавления: 2014-12-29