Ультразвуковая обработка. Ультразвуковая обработка основана на хрупком разрушении мате- риала зерном абразива, которое внедряется в обрабатываемый материал под ударами специального

Ультразвуковая обработка основана на хрупком разрушении мате- риала зерном абразива, которое внедряется в обрабатываемый материал под ударами специального акустического концентратора-инструмента, колеблющегося с частотой 18…30 кГц. Обработка называется ультразвуковой в связи с частотой колебаний концентратора-инструмента, которая лежит в нижней части ультразвукового диапазона частот. Способ обработки был запатентован в Англии Ферером в 1945 году.

Начиная с 1951-1953 гг. начались интенсивные исследования физической сущности процесса ультразвуковой обработки, разработка технологии и создание оборудования.

При ультразвуковом методе обработки материалов инструменту придают колебания вышеуказанной частоты с небольшой амплитудой (0,01…0,06 мм). Жидкость (чаще вода), омывающая инструмент и обрабатываемую деталь, содержит большое количество мелких абразивных зерен зернистостью 150…180 мкм. Массовое соотношение абразива к воде от 1: 1 до 1: 2. Эти зерна под воздействием ультразвуковых колебаний попадают в пространство между электродами и осуществляют съем металла. В качестве абразивных зерен используют абразивные частицы карбида бора, карбида кремния и другие материалы. Инструменты, имеющие форму в соответствии с формой обрабатываемой поверхности, обычно изготовляют из инструментальной стали.

Для получения ультразвуковых колебаний применяют пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразова­тели. Применение пьезоэлектрических преобразователей основано на способности некоторых материалов (кварца, турмалина) изменять свои геометрические размеры (сжи­маться и расширяться) под воздействием электрических зарядов. В основу магнитострикционного преобразователя положено использование свойств некоторых материалов (никеля, кобальта, пермалоя и др.) деформироваться (сжи­маться и расширяться) под воздействием магнитного поля. Трубку из указанных материалов помещают в катушку, через которую проходит переменный ток высокой частоты. Под воздействием магнитного поля геометрические размеры трубки меняются с ультразвуковой частотой. Этот метод чаще используют при обработке сверлением и фрезеровани­ем деталей из стекла и кварца, полупроводников, алмазов, реже из твердых сплавов и труднообрабатываемых сталей.

Ультразвуковая обработка стальных деталей обеспечивает получение шероховатости поверхности до 9-го класса (R_a= 0,32 мкм) и 6-го квалитета точности.

На рис. 4 приведена схема установки с магнитострикционным преобразователем.

Рис. 4. Схема ультразвуковой установки.

Электрические колебания от звукового генератора 1 усиливаются усилителем 2 и поступают в катушку 6 вибратора 4, который, создавая переменное магнитное поле, заставляет сердечник и инструмент 7 колебаться с высокой частотой. Постоянные магниты 5 получают питание от селенового выпрямителя 3.

Производительность ультразвуковой обработки зависит от обрабатываемого материала и мощности установки. Так, удельная производительность при обработке стекла составляет до 4000, а твердого сплава – до 40 мм³/мин кВт.

Поиск по сайту: