книги из ГПНТБ / Волосатов, В. А. Ультразвуковая обработка

шлифование деталей по толщине со стороны входа инст­ румента.

При ультразвуковой обработке отверстий следует различать обработку одноместными и многоместными (групповыми) инструментами.

Обработка отверстий одноместными инструментами.

Здесь можно выделить случаи, когда деталь имеет одно или несколько отверстий. В первом случае обработку

ношению к инструменту. При зафик­ сированном по отношению к инстру­ менту положении заготовки подклад­ ку крепят к столу станка, затем сни­ мают шаблон и производят обработку.

порций абразивной суспензии в зону обработки, что резко снижает производительность при большей глубине обработки. Применяя такие шаблоны (их изготовляют из текстолита или латуни), можно об­ рабатывать различные по форме отверстия с точностью их расположения до 0,1 мм; при обработке по разметке максимальная точность расположения отверстий состав­ ляет, как правило, не более 0,2 мм.

Принципиально не отличается от рассмотренного про­ цесса технология обработки нескольких отверстий в од­ ной заготовке индивидуальным инструментом. В этом

182

случае обработку можно вести также по накладным шаблонам, заново ориентируя заготовку по инструменту после обработки каждого отверстия.

Обработка штучных отверстий по шаблонам отли­ чается значительной трудоемкостью, так как относи­ тельно велики затраты вспомогательного времени на установку заготовки. Поэтому в серийном и, особенно, массовом производстве чаще применяют обработку групповыми инструментами.

При штучной обработке нескольких отверстий, рас­ положение которых ограничено линейными координата­ ми, можно избежать необходимости изготовления шаб­ лонов, применяя другую технологию. Каретки суппорта

порта, ориентируя ее базовые поверхности по образую­ щей инструмента или по специальным упорам, установ­ ленным на столе и выверенным заранее по отношению к инструменту. Закрепив подкладку с приклеенной к ней заготовкой к столу, производят поочередную обработку отверстий, перемещая заготовку по нужным координа­ там с помощью суппорта.

Если же расположение отверстий ограничено дуго­ выми координатами, то штучную обработку отверстий-

ния выверки положения заготовки конструкцией стола должна предусматриваться соосность центра его враще­ ния с инструментом. При этом каретки суппорта должны находиться в исходном положении. Таким образом до­ стигается совмещение центра дуговых координат отвер­ стий детали с центром цилиндрического инструмента. Затем перемещением каретки суппорта смещают центр дуговых координат на величину радиуса-вектора и про­ изводят обработку первого отверстия. Вращением по­ воротного стола на нужный угол поочередно обрабаты­ вают все отверстия. При такой технологии обработки отверстий достижимая точность их расположения по линейным координатам составляет обычно 0,05 мм, а по дуговым —10'. Рассмотренная технология обработки от­

183

толщиной 3—5 мм. Эти детали имеют отверстия диа­ метром от 3 до 10 мм, которые обрабатываются ультра­ звуковым резанием. Применяя пустотелые инструменты,

станке мод. 4770 обрабатывалось отверстие диаметром 0,7 мм; при глубине обработки 0,8 мм машинное время составляло около 1 мин. Для правильной ориентации де­ тали по инструменту применен шаблон по типу приве­ денного на рис. 99,6. Благодаря этому точность коорди­ нат расположения отверстия составила ±0,05 мм.

Квадратное окно площадью около 100 мм2 при тол­ щине кварцевой пластины 5 мм обрабатывается на стан­ ке мощностью 400 вт сплошным инструментом за 2 мин с применением абразива карбида бора № 200. В этом случае ультразвуковая обработка незаменима, так как другими способами изготовить окно квадратной формы невозможно.

В кварцевых датчиках и пластинах резонаторов и фильтров отверстия обрабатываются по шаблонам-тра­ фаретам полым инструментом. Точность размеров от­ верстий— около 0,01 мм, а чистота поверхности — V6 . Время обработки одного отверстия на станке УЗСН-3

184

сталь 40Х без термообработки; абразив — карбид бора

№12.

Вкрупногабаритных фарфоровых изоляторах ультра­ звуковым способом вырезается кольцевая канавка ши­ риной 0,5 мм и глубиной 8 мм за 4—8 мин с примене­ нием трубчатого никелевого инструмента. Наружный диаметр канавки — 15 мм. Для этой операции В. И. Ще-

петов применил ультразвуковую головку переносного типа мощностью 200 вт, которая крепится непосредст­ венно на изоляторе.

В ферритовых сердечниках счетных машин ультра­ звуковым способом обрабатывают отверстия под кре­ пежные винты и для размещения обмотки. Отверстия

В основании катушки индуктивности (рис. 100, а), изготовляемом из феррита, на ультразвуковом станке мощностью 200 вт обрабатывают овальное отверстие 4,5X3,2 мм. Абразивная суспензия карбида бора № 4 подается в рабочую зону кисточкой. При амплитуде ко­ лебаний инструмента 30 мкм время обработки составило 7 мин. Первые 3 мм были обработаны за 1 мин. С углуб­ лением инструмента в материал скорость обработки за­ метно падала, а последние 2 мм обрабатывали за 4 мин при периодическом подъеме инструмента для лучшего обмена абразива.

Для этой операции применен инструмент полой кон­ струкции с толщиной стенок 0,5 мм. Крепление его на концентраторе ступенчатой формы осуществлялось по­ средством накидной гайки и посадочного хвостовика. Благодаря такой конструкции легко заменить изношен­ ный инструмент новым. Рабочую часть такого инстру­ мента проще изготовлять плющением из цилиндрической заготовки соответствующего диаметра. Плющение про­ изводят в специальной обойме, определяющей форму и размеры наружного контура инструмента.

Для предотвращения сколов на выходе инструмента при обработке таких отверстий обычно в центральное отверстие детали вклеивают стеклянный стержень или толстостенную трубку. Однако эта операция довольно трудоемка. Упростить ее можно путем нанесения на по­ верхность центрального отверстия детали слоя шеллака (в месте предстоящей обработки) толщиной 1—2 мм.

185

бид бора № 5. Стойкость инструмента, изготовленного из стали 45, составила 25 отверстий.

Освоена технология ультразвуковой обработки точ­ ных отверстий в платах из ситалла, поликора и кера­ мики (рис. 101). Размеры плат: в плане — 16X10 мм, толщина — 0,5 мм. Размеры отверстий: круглых — от 1,1 до 2,5 мм; квадратных — от 0,7X0,7 до 1,5X1,5 мм. Допуски на размеры отверстий +0,02 мм, на линейные координаты ±0,05 мм.

Платы до обработки наклеиваются на стеклянные подкладки. При этом две базовые стороны платы не­ сколько (примерно на 0,5—1,0 мм) выступают за края подкладки, чтобы ее можно было довести до базовых плоскостей угольника, укрепленного на столе станка и заранее выверенного по отношению к инструменту. Об­ работка производится на станке ЛЭ-400А. Подача сус­ пензии — кисточкой. Абразивы: при обработке ситал­ л а — к а р б и д кремния М14; при обработке поликора и керамики — карбид бора № 3.

Инструменты закрепляются на концентраторе на­ кидной гайкой; изготовляются они из вольфрамо-рение- вого сплава ВР20. Амплитуда колебаний инструмента — 25—30 мкм. При этом время обработки составило в среднем 0,5—1,0 мин для ситалла и 1,5—2,0 мин — для поликора и керамики.

С целью снижения конусности практиковалось калиб­ рование поверхностей отверстий неизношенной частью инструмента. Для этого инструментом врезались в под­ кладку на 0,5—1,0 мм. Стойкость такого инструмента составляла 5—6 отверстий. После его замены выверка базового угольника производилась заново. Расстояние между отверстиями выдерживалось с помощью суппор­ та станка.

Представляет интерес обработка ультразвуковым способом изолятора из кварцевого стекла (рис. 102,а). Эта деталь имеет канавки на образующих наружного и внутреннего контура. Технологическая последователь­ ность операций при изготовлении этой детали такова.

Обработанные по наружному контуру и толщине за­ готовки приклеиваются шеллаком к стеклянной подклад­ ке (по 10—15 штук на одну подкладку). На ультразву­ ковом станке мод. 4770 производится обработка цент­ рального отверстия индивидуальным инструментом, представляющим собой стержень круглого сечения с

187

впаянной в его канавку вставкой, которая оформляет канавку в отверстии детали. Для правильной ориента­ ции заготовки по отношению к инструменту применен шаблон (по типу приведенного на рис. 99,а). Машин­ ное время составляло около 2,5 мин на каждое отвер­ стие, а полное штучное время — примерно 3 мин.

Обработка канавки на наружной поверхности детали производилась на станке мод. УЗСН-3 индивидуальным инструментом-вставкой толщиной 0,3 мм. впаянным в

а)

03+о,о<*

Рис. 102. Изолятор (а) из кварцевого стекла и квар­ цевая плата (б) со спиральной канавкой.

концентратор с прорезью. Для правильной ориентации заготовки при обработке применялось установочное при­ способление — стойка с оправкой, на которую устанав­ ливали заготовку. В оправке была предусмотрена шпон­ ка, предотвращающая разворот заготовки при обработ­ ке. Время на обработку одного паза составляло около 30—40 сек при поштучной обработке заготовок. Если устанавливать на оправку одновременно по нескольку заготовок, то время можно соответственно сократить.

На рис. 102,6 показана пластина из кварца, на плос­ кость которой нанесена ультразвуковой обработкой спи­ раль Архимеда шириной и глубиной 0,07 мм с шагом 1 мм. Для нанесения канавки-спирали использовался ин­

Для правильной ориентации заготовки применялся уста­ новочный шаблон, постоянно закрепленный на столе

188

концы стержня уложить в призматические опоры уста­ новочного приспособления и закрепить в нем винтами.

Вначале поочередно обрабатывали два отверстия диаметром 1 мм по накладному шаблону. Затем, рас­

крепив стержень и повернув трубку на 90°, зафиксиро­ вали ее положение по одному из выполненных двух от­

в этих случаях используется многократно, для обработ­ ки партии трубок.

Трубки с более толстыми стенками (рис. 106,6) можно обрабатывать без вклейки стержня, но при сни­ жении рабочего давления и амплитуды на выходе инст-

190

румента. Обработку отверстий можно вести в тисках с эластичными губками или в специальном приспособле­ нии — стойке с оправкой, на которой укрепляется заго­ товка. Обработав первое отверстие, раскрепляют заго­ товку и фиксируют ее на нужный угол (в данном слу­ чае — 90°).

Рис. 106. Трубки из стекла и керамики с отверстиям;!, обрабатываемыми ультразвуковым методом.

Отверстия с зенковками в керамической трубке, по­ казанной на рис. 106,6, обрабатывали на ультразвуко­ вом станке мод. 4770 с применением текстолитовой под-

Рис. 107. Схемы приспособлений для обработки отверстий в кера­ мических трубках.

кладки — опоры, имеющей радиусный выем. Применяли индивидуальный инструмент ступенчатой формы, кото­ рым поочередно обработали все шесть отверстий по раз­ метке. Во избежание сколов на выходе инструмента рез­ ко сокращали усилие рабочей подачи и амплитуду коле­ баний. Работа производилась с применением карбида бора № 8; каждое отверстие обработали за 2 мин.

При расположении отверстий в один ряд (по длине) удобно обрабатывать трубки в приспособлении, схема которого приведена на рис. 107, а. Трубка укладывается в основание / и прижимается к его базовой плоскости винтами 4 с эластичными зажимами. Сверху на основа­ нии укрепляют шаблон 2, в котором выполнены отвер­ стия (по числу отверстий в трубке) под сменную втул-

191