Ультразвуковая обработка

УЗО основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой.

Ультразвуковая обработка (УЗО) является частным случаем механического вибрационного воздействия, которое может быть низкочастотным и высокочастотным. Частота колебаний инструмента при УЗО превышает звуковой диапазон и составляет 16 –30 кГц.

Механическое вибрационное воздействие инструмента на заготовку, как правило, сочетается с равномерным механическим воздействием (давлением) того же инструмента. При ультразвуковой абразивной обработке в зону обработки подается абразивная среда (суспензия).

Рис. 4.5.1. Принципиальная схема ультразвуковой обработки

В основе получения ультразвуковых колебаний лежит явление магнитострикции – изменения линейных размеров ряда материалов в магнитном поле. Эффектом магнитострикции обладают никель, железоникелевые сплавы (пермендюр), железоалюминиевые сплавы (альфер), ферриты.

Магнитострикционный сердечник 1 (рис. 4.5.1) периодически изменяет свою длину (на 2...10 мкм) при наличии переменного электромагнитного поля, которое наводится при помощи генератора 6. Резонансный волновод 2 припаивают к торцу сердечника для увеличения амплитуды колебаний (до 10-60 мкм) и концентрации энергии. Через сердечник 1 прокачивают воду для охлаждения (нагрев на гистерезис, вихревые токи). Под пуансоном 3 помещают заготовку 4. Обработка ведется в ванне 5, заполненной абразивной суспензией (взвесь абразивных зерен в воде).

Припуск с поверхности заготовки снимают абразивные зерна, получающие энергию от удара пуансоном (рис. 4.5.2).

Рис. 4.5.2. Разрушение обрабатываемого материала при ультразвуковой обработке

Инструмент, колеблющийся с ультразвуковой частотой, ударяет по зернам абразива, лежащим на обрабатываемой поверхности заготовки, которые скалывают частицы материала заготовки (см. рис. 4.5.2).

В жидкости происходят кавитационные процессы (образование пузырьков при разряжении, их ликвидация и удар при сжатии), которые способствуют перемешиванию абразивных зерен под инструментом и более интенсивному разрушению материала заготовки. Инструмент поджимают к заготовке с небольшим усилием P (до 60 Н).

Ультразвуковым методом обрабатывают хрупкие твердые материалы: стекло, керамику, ферриты, кремний, кварц, драгоценные минералы, в том числе алмазы, твердые сплавы, титановые сплавы, вольфрам. Вязкие материалы (незакаленная сталь, латунь) плохо обрабатываются УЗО, так как в этом случае не происходит сколов.

Ультразвуковым методом получают (рис. 4.5.3) сквозные и глухие отверстия любой формы поперечного сечения (а, б), фасонные полости (в), разрезают заготовки на части (г), профилируют наружные поверхности, гравируют, прошивают отверстия с криволинейными осями, нарезают резьбы.

Рис. 4.5.3. Схемы ультразвуковой обработки поверхностей заготовок:

а и б – прошивание цилиндрического и фасонного отверстий; в – обработка внутренней полости; г – разрезание

Рабочие движения для указанных видов обработки: скорость резания V (движение абразивных зерен в направлении обрабатываемой поверхности) и движение подачи S.

Инструменты изготовляют из закаленных (НRС 35 – 40), но вязких материалов.

Точность размеров и шероховатость поверхностей, обработанных ультразвуковым методом, зависят от зернистости используемых абразивных материалов и соответствуют точности и шероховатости поверхностей, обработанных шлифованием.

Дата добавления: 2014-01-07