§5.Обработка с помощью ультразвуковых колебаний

Ультразвуковой метод обработки поверхностей основывается на ударном действии взвешенных в жидкости абразивных зерен, посылаемых инструментом, колеблющихся с ультразвуковой частотой.

Ультразвуком называют упругие волны окружающей среды, излучаемые с частотой колебаний 20 000 Гц и выше. Характерной особенностью этих волн является то, что органы человеческого слуха их не воспринимают.

Ультразвуковой метод получил применение на практике при обработке твердых и хрупких материалов (стекло, твердые сплавы, керамика, драгоценные камни и закаленная сталь).

На рис. 408 изображена принципиальная схема установки для обработки ультразвуковым методом. Из схемы видно, что ультразвуковой генератор 2, питающийся от сети переменного тока 1 обычной частоты (50 периодов), производит переменный ток ультразвуковой частоты, который через усилитель 3 поступает в катушку возбуждения вибратора 7. Параллельно с катушкой возбуждения включен конденсатор 6, изменяющий угол сдвига фазы общего тока до желаемой величины. От усилителя по второй ветви ток подается к выпрямителю, а от него питаются постоянным током катушки подмагничивания 5 электромагнитов, создающих магнитное поле.

Так как сердечник катушки возбуждения изготовлен из никеля или кобальта и помещен в магнитное поле, то поэтому он сжимается и расширяется столько раз в секунду, какой частоты переменный ток питает катушку возбуждения вибратора.

Инструмент 8 связан с вибратором, поэтому он получает одинаковое с ним число колебаний в секунду, а, следовательно, и такое же число импульсов подачи взвешенного абразивного порошка на обрабатываемую поверхность.

Форма вырабатываемой поверхности соответствует форме торцового сечения инструмента. Причем от инструмента не требуется высокая твердость, поэтому он изготовляется обычно из холоднокатанной инструментальной стали без термообработки.

Амплитуда колебания инструмента для различных вибраторов изменяется от 10 до 100 мк.

В процессе обработки должна осуществляться подача инструмента. С этой целью конструкцией станка предусмотрено перемещение магнитострикционной головки, позволяющее устанавливать необходимую подачу в мм/мин и осуществлять автоматическое поднимание инструмента, примерно, через каждые 0,5 мин на величину, обеспечивающую подвод абразивной массы. Абразивная масса подается в рабочую зону под давлением.

На практике применяются для обработки этим методом различные абразивные порошки из карбида кремния, окиси алюминия и карбида бора зернистостью от 10 до М5 в зависимости от требований к чистоте поверхности.

Чистоту обработки ультразвуковым методом можно получить 9-го класса, а точность диаметрального размера в пределах от 5 до 80 мк.