Ультразвуковая обработка

Различают: ультразвуковую размерную обработку; ультразвуковую интенсификацию процессов резания; ультразвуковое упрочнение; ультразвуковую очистку и ультразвуковую обработку свободным абразивом мелких деталей.

1. Ультразвуковая размерная обработка применяется для формообразования сложных поверхностей в деталях из твердых хрупких материалов (стекла, керамики, полупроводников, алмаза и т.д.), обработка которых другими методами затруднена. Сущность ультразвуковой размерной обработки заключается в направленном разрушении обрабатываемого материала от ударов абразивных зерен, находящихся между поверхностями заготовки и инструмента, колеблющихся с частотой 18-25 кГц. Зерна абразива внедряются в материал заготовки и выкалывают его микрочастицы. Ультразвуковой инструмент прижимается к обрабатываемой поверхности с силой P =0,5-50 Н. Материал снимается наиболее интенсивно в направлении удара. На рис.3а показана схема прошивания отверстий: инструмент 3 соединен с ультразвуковым преобразователем 1 через концентратор 2. Абразивные зерна 4 заполняют зазор между инструментом, имеющим продольную подачу, и заготовкой 5. Абразив вводится в зону обработки в виде абразивной суспензии, которая способствует также удалению продуктов разрушения материалов. В качестве абразива применяют порошки карбида бора, кремния, алмаза, электрокорунда, в качестве несущей жидкости – воду. Инструменты изготавливают из инструментальных сталей.

Рис.3. Схема разрушения обрабатываемого материала при УЗ-обработке

и основные узлы УЗ-станка

Из ранее названных материалов этим методом изготавливают детали полупроводниковых и оптических приборов, резонаторы, фильтры, изоляторы, излучатели и т.п. Из твердых сплавов получают пресс-формы и штампы, фильеры, волоки, фасонные резцы, режут заготовки, проводят нарезание резьб, фрезерование, гравирование и др.

Рис.4. Основные схемы размерной УЗ-обработки: а, б – прошивание

сквозных отверстий с любым поперечным профилем; в – получение

фасонных полостей; г – резка профильным инструментом

Производительность ультразвуковой размерной обработки зависит от свойств заготовки, зернистости и материала абразива, состава суспензии и способа ее подвода в зону обработки, амплитуды и частоты колебаний инструмента, подводимой к нему мощности, площади и глубины обработки и др. Достигаемая точность размеров 0,005 и 0,02 мкм.

Оборудованием ультразвуковой размерной обработки являются: переносные малогабаритные станки малой мощности и стационарные универсальные станки с вертикальным расположением оси акустической головки. Последние получили наибольшее применение. Они состоят (рис.3б) из генератора, акустической головки с ультразвуковым преобразователем, механизмов подачи головки и создания нагрузки инструмента на заготовку, стола для закрепления деталей, системы подвода абразивной суспензии, устройства для измерения глубины обработки.

2. При интенсификации процессов резания на режущий инструмент 2 (см. рис.4в) подаются ультразвуковые колебания от концентратора 3, соединенного с ультразвуковым преобразователем 1. Инструмент имеет подачу, а заготовка 1 - подачу и вращение. Способ используется при обработке резанием, шлифованием, долблением заготовок из вязких и труднообрабатываемых материалов для повышения производительности, качества поверхности и снижения сил резания и крутящего момента.

3. Ультразвуковое упрочнение – это чистовая обработка, при которой (см. рис.4г) ультразвуковой инструмент 2 выполнен в виде шарика, связанного жестко или нежестко с преобразователем 4 через концентратор 3. Шарик прижимается с небольшим усилием к вращающейся заготовке 1. Ультразвуковые колебания значительно снижают сопротивление пластической деформации, то есть улучшают качество поверхностного слоя заготовки.

Поиск по сайту: