20.5. Ультразвуковая обработка деталей

Ультразвуковой обработкой называют процесс обработки по­верхности с помощью суспензии из жидкости и абразивных ча­стиц, на которую воздействуют ультразвуковым вибратором. Наиболее широко процесс используется в качестве метода про­шивания отверстий и полостей в твердых и хрупких материалах, не обладающих электропроводностью (электроэрозионная обработка невозможна): стекло, кварц, керамика, драгоценные камни и другие неметаллические материалы.

Принципиальная схема прошивания пока­зана на рис. 20.9. К стальному стержню-инструменту приложена небольшая сила Р, создающая давление его торца на поверх­ность детали. Зона обработки находится в воде с частицами абразива. В резуль­тате продольных колебаний стержня он углубляется в материал детали. Форма получаемого отверстия отвечает форме сечения стержня-инструмента.

Рис. 20.9. Схема ультразвуковой обработки

Оптимальным диапазоном частот считают 16—30 кГц. Ко­лебания такой частоты, получаемые от лампового генератора, превращают вмеханические колебания с помощью магнито- стрикционного преобразователя. Последний состоит из пакета пластин, материал которых никель, более дешевый — пермаллой (никель-железо) и др. обладает магнитострикционным эффектом (способностью изменять свой объем в переменном магнитном поле), и обмотки. Инструмент присоединяют к преобразователю не непосредственно, а через так называемый концентратор – промежуточный стержень, с помощью которого в несколько раз увеличивают амплитуду колебаний торца инструмента по срав­нению с амплитудой торца преобразователя. Увеличение ампли­туды (с 0,003 – 0,005 до 0,02 – 0,06 мм) достигается благодаря тому, что стержень-концентратор делают с площадью сечений, убывающей к концу, несущему инструмент, а длину его согласо­вывают с частотой колебаний преобразователя.

Описанный процесс является первой разновидностью ультра­звуковой обработки (обработка «направляемым» абразивом), отличающейся тем, что в ней участвует инструмент, подача ко­торого придает ходу процесса определенное направление. Кроме прошивания (подача инструмента – продольная, т. е. совпадаю­щая с направлением колебаний) возможны другие методы, если инструменту сообщать дополнительную поперечную подачу. Однако важного места эти методы не занимают.

Вторую разновидность процесса называют обработкой «ненаправляемым» абразивом – инструмент, придающий ходу про­цесса определенное направление, отсутствует. Эта разновидность находит применение в качестве процесса, заменяющего полиро­вание «кругом», зачистку заусенцев и т. п. для небольших и мел­ких деталей. Детали помещают в ванну с суспензией из абра­зива, взвешенного в жидкости. В этой суспензии возбуждают ультразвуковые колебания, в результате которых происходит обработка.

ЛЕКЦИЯ № 21