3.1.6 Хіміко-механічна обробка
Цим способом обробляють заготовки з твердих сплавів. Заготовки приклеюють спеціальними клеями до пластин і опускають у ванну, заповнену суспензією, що складається з розчину сірчанокислої міді й абразивного порошку. У результаті обмінної хімічної реакції на поверхні заготовок виділяється розпушена металева мідь, а кобальтова зв'язка твердого сплаву переходить у розчин у виді солі, звільняючи тим самим зерна карбідів титану і вольфраму.
Мідь разом з карбідами зшліфовується наявним у розчині абразивним порошком. Як інструмент використовують чавунні диски чи пластини. Карбіди видаляються за рахунок наявності відносних рухів інструмента і заготовок.
Хіміко-механічну обробку застосовують для розрізування і шліфування пластинок із твердого сплаву, доводки твердосплавного інструменту.
3.1.7 Ультразвукова обробка
Ультразвукова обробка (УЗО) матеріалів є різновидом механічної обробки. УЗО базується на використанні фізичного явища магнітострикції, тобто здатності феромагнітних металів чи сплавів змінювати розміри поперечного перерізу і довжину сердечника в змінному магнітному полі. Ефектом магнітострикції володіють нікель, залізокобальтові сплави (пермендюр), залізоалюмінієві сплави (альфер), ферити і інші матеріали.
При виникненні електромагнітного поля розміри поперечного перерізу сердечника зменшуються, а тому що об’єм його залишається незмінним, то довжина сердечника збільшується. При зникненні поля первинні розміри сердечника відновлюються.
При УЗО використовують коливання електромагнітного поля з ультразвуковою частотою 16 – 30 кГц. Амплітуда коливань сердечника складає 5 – 10 мкм. Для збільшення амплітуди коливань до сердечника кріплять довгий тонкий стрижень-концентратор (резонансний хвилевід змінного поперечного перерізу), що дозволяє одержати амплітуду коливань його торця до 40 – 60 мкм. До концентратора кріплять робочий інструмент-пуансон.
Заготовки обробляють у ванні, заповненій суспензією, що складається з води й абразивного матеріалу. З абразивних матеріалів частіше використовують карбіди бору і кремнію, електрокорунд.
Коливальні рухи пуансона передаються абразивним зернам, що одержують значні прискорення в напрямку оброблюваної поверхні заготовки. Вдаряючись об поверхню оброблюваного матеріалу, абразивні зерна сколюють його мікрочастинки. Велике число абразивних зерен, що одночасно вдаряються об оброблювану поверхню, а також висока частота повторення ударів (до 30 тис. раз у 1 с) обумовлюють інтенсивне знімання матеріалу.
Кавітаційні явища в рідині сприяють інтенсивному перемішуванню абразивних зерен під інструментом, заміні зношених зерен новими, а також руйнуванню оброблюваного матеріалу.
Принципова схема ультразвукової установки показана на рисунку 3.12. Заготовку 3 розміщують у ванні 1, заповненій абразивною суспензією 2. До заготовки підводять інструмент-пуансон 4, закріплений на концентраторі 5. Концентратор закріплений у магнітострикційному сердечнику 7, встановленому в кожусі 6, через який пропускають воду для охолодження сердечника. Коливання сердечника збуджує генератор 8 ультразвукової частоти і джерело постійного струму 9.
Абразивну суспензію прокачують через ванну 1 насосом 11, який відкачує суспензію з резервуара 12 і подає її по патрубку 10 знову у ванну, що виключає осідання абразивного порошку на дні ванни.
Між пуансоном і оброблюваною поверхнею заготовки забезпечують постійний зазор ~0,05 – 0,08 мм. Іноді при УЗО пуансон підтискають до оброблюваної заготовки з невеликим зусиллям (3 – 60 Н).
Ультразвуковим методом обробляють крихкі тверді матеріали: скло, кераміку, ферити, кремній, кварц, дорогоцінні мінерали, у тому числі алмази, тверді сплави, цементовані й азотовані загартовані сталі, титанові сплави, вольфрам і ін.
Ультразвуковим методом обробляють (рисунок 3.13) наскрізні і глухі отвори будь-якої форми поперечного перерізу (а, б), фасонні порожнини (в), розрізають заготовки на частині (г), профілюють зовнішні поверхні, гравірують, прошивають отвору з криволінійними осями, нарізають різьби і т.д.
Рисунок 3.12 – Принципова схема верстату для ультразвукової обробки.
Рисунок 3.13 – Схеми ультразвукової обробки поверхонь заготовок: а і б – прошивання циліндричного і фасонного отворів; в – обробка внутрішньої порожнини; г – різання
Робочими рухами для зазначених видів обробки є: швидкість різання і рух абразивних зерен у напрямку оброблюваної поверхні і рух подачі: sb при обробці отворів, порожнин; snp при розрізуванні заготовок; snp і sn при розрізуванні заготовок по складності траєкторії.
Робочі інструменти для обробки отворів діаметром 0,5 – 20 мм виконують суцільними; діаметром 20 – 100 мм — порожніми (обробка по способі трепанації). Пази довбають, і заготовки розрізають ножевидними пуансонами; внутрішні порожнини обробляють пуансонами, форма торців яких протилежна формі оброблюваної поверхні і т.д. Інструменти виготовляють із загартованих (НRС 35 – 40), але в’язких матеріалів.
Точність розмірів і шорсткість поверхонь, оброблених ультразвуковим способом, залежать від зернистості використовуваних абразивних матеріалів і відповідають точності і шорсткості поверхонь, оброблених шліфуванням. Використовуючи мікропорошки, можна знизити шорсткість поверхні і довести її до шорсткості, що відповідає поліруванню.