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

ку 3. Последняя имеет отверстие, равное диаметру рабочей части инструмента. С помощью этой втулки, по­ очередно устанавливаемой в каждое отверстие шаблона, ориентируют положение приспособления с заготовкой по инструменту при обработке каждого очередного отвер­ стия. Во время обработки втулки снимают, чтобы обес­ печить хороший доступ абразивной суспензии в зону об­

±0,2 мм. Наружный диаметр трубки 20С3 мм. Работа

могут быть выполнены с требуемой точностью располо­ жения относительно наружного диаметра детали.

В случае необходимости обработки отверстий в дета­ лях, наружный диаметр которых не выполнен с указан­ ной выше точностью, а отверстия должны быть располо­ жены симметрично, можно применить другое приспособ­ ление (рис. 107,6). Здесь заготовка 6 центрируется от­ верстием по пружинному 3 и резьбовому 7 фиксаторам, расположенным в корпусе /. При этом базовый торец заготовки доводится резьбовым фиксатором до базового торца корпуса. Отверстия в шаблоне 5 под сменную втулку 4 выполнены соосно с фиксаторами; правильное положение шаблона на корпусе достигается с помощью

Успешно освоена ультразвуковая обработка отвер­ стий и в других деталях из твердой керамики.

Корпус из твердой керамики марки 22ХС (рис. 108, а) имеет ряд точных отверстий, углублений и канавок, об­ работанных ультразвуковым способом. Заготовка по-

192

лучена литьем с последующим обжигом. Вначале (произ­ водится обработка двух отверстий диаметром 5А3 мм л центрального отверстия диаметром ЮАз мм. Работа вы­ полняется на станке мод. 4772М (генератор УЗГ-1,5) за несколько операций (с калиброванием) по накладному шаблону с базой от наружного диаметра 95 мм. Затем на специальном делительном приспособлении, обеспечи­ вающем установку детали под нужным углом, произво-

Рис. 108. Керамические детали с отверстиями и па­ зами, обработанными ультразвуковым методом.

дится обработка отверстий и углублений, расположен­ ных на наклонной поверхности детали. Последовательно обрабатываются сквозные отверстия диаметром 2,5 мм и 8А3 мм, после чего все остальные углубления. Инстру­

ное время ультразвуковой обработки всех элементов де­ тали составило примерно 3 часа 1 .

1 По данным Н. И. Щербаченко (Материалы 6-й юбилейной кон­ ференции по электрофизической и электрохимической обработке ма­ териалов. Л., 1967).

заготовку изготовляли прессованием и, после обработки всех отверстий, обжигали. При этом в материале возни­ кали трещины, что приводило к разрушению детали и браку. Внедрение ультразвуковой обработки отверстий этих деталей после обжига позволило значительно со­ кратить трудоемкость их изготовления и резко снизить брак.

Деталь из твердой керамики марки ЦМ332, показан­ ная на рис. 108,6, имеет отверстия малого диаметра и четыре паза. До внедрения ультразвуковой обработки практиковалось формообразование этих отверстий и па­ зов перед обжигом. В связи с малыми перемычками и ослабленным сечением при обжиге этих деталей полу­ чали большой процент брака. Кроме того, вследствие усадки керамики при обжиге предварительно выполнен­ ные отверстия деформировались и нарушалась точность их расположения. Это также приводило к браку дета­ лей и необходимости их доработки после обжига меха­ ническим путем — алмазным инструментом.

Освоена ультразвуковая обработка этой детали после обжига на ультразвуковом станке мод. 4770. Обработка отверстий и пазов производится по накладному шабло­ ну, с помощью которого заготовка ориентируется по от­ ношению к инструменту. Благодаря ультразвуковой об­ работке резко сокращен брак, повышена точность и сни­ жена трудоемкость изготовления этих деталей.

Особое место ультразвуковая технология занимает в обработке твердосплавных вставок для различной техно­ логической оснастки (штампов, пресс-форм и т. д.). При­ менение ультразвуковой обработки при изготовлении, например, твердосплавных матриц вырубных штампов и вставок пресс-форм позволяет в ряде случаев снизить трудоемкость изготовления их рабочих отверстий и по­ лучить значительную экономию времени и средств. За­ траты на приобретение ультразвукового оборудования обычно окупаются в этих условиях примерно за 8—10 месяцев.

Практика изготовления такой оснастки показала, что наиболее целесообразной технологией в этом случае яв­ ляется совмещение высокопроизводительной электроэро­ зионной черновой обработки с ультразвуковой обработ­ кой на чистовых операциях [5]. При этом наряду с вы­ сокой производительностью на черновых операциях до­ стигается высокая чистота поверхности отверстий и по-

194

Технология электроэрозионной и ультразвуковой об­ работки твердосплавной оснастки разработана в ЭНИМСе 1 .

Приведем несколько примеров применения ультра­ звуковой обработки для этих целей.

Рис. 109. Матрицы-вставки для вырубных штампов из твердого сплава ВК.15.

При изготовлении рабочих отверстий твердосплавных матриц вырубных штампов (рис. 109) формообразование прямоугольного (20,5X11 мм, рис. 109, а) и круглого (диаметром 15 мм, рис. 109,6) отверстий выполнялось электроимпульсным методом. Аналогично были выпол­ нены предварительно рабочие отверстия с припуском под ультразвуковую калибровку порядка 0,5 мм на сто­ рону. Затем на станке мод. 4772 с применением карбида бора № 32 и давления инструмента на заготовку поряд­ ка 1,5 кГ производилось калибрование рабочего отвер­ стия матрицы по рис. 109, а за 70 мин. Рабочее отвер­ стие матрицы по рис. 109,6 калибровали тем же мето­ дом и в тех же условиях за 40 мин. Обработка в обоих случаях производилась со стороны нерабочего торца, что позволило получить на рабочих стенках этих матриц не­ обходимый уклон (0°30 ) . Были применены инструменты,

1 ЭНИМС. Технология электроимпульсной и ультразвуковой

обработки твердосплавных штампов и фильер. М., ЦБТИ, 1961.

195

изготовленные задело с концентраторами, ступенчатой формы (рис. ПО), из стали 40Х, что позволило получить на их рабочих торцах наибольшую амплитуду — поряд­ ка 60—80 мкм.

Освоение ультразвуковой чистовой обработки этих деталей дало возможность избежать их ручной доводки при обеспечении высокой чистоты рабочих поверхностей и заданной точности размеров.

58

010,58*0,01-

Рис. 110. Инструменты-концентраторы для ультразвуковой обработки матриц по рис. 109.

В. Ю. Вероман [6] предлагает следующую техноло­ гию изготовления рабочих отверстий твердосплавных матриц вырубных штампов:

1. Предварительное вскрытие отверстий электроиск­ ровым методом с припуском порядка 1 мм на сторону.

2.Черновая ультразвуковая обработка с применени­ ем карбида бора № 5—6 (размеры рабочего контура ин­ струмента меньше размеров детали на 0,25 мм на сто­ рону).

3.Чистовая ультразвуковая обработка со стороны нерабочего торца матрицы с применением абразива

М10—М14 (размеры рабочего контура инструмента на 0,1 мм меньше размеров отверстия детали).

При такой технологии время обработки рабочего от­ верстия размерами от 20X20 до 50X50 мм глубиной 5 мм составляло от 0,5 до 1,5 часа при точности исподне ния размеров порядка 0,02 мм [6].

196

Обработка отверстий групповыми инструментами.

Эта технология является прогрессивным направлением ультразвуковой размерной обработки, так как позволяет одновременно обрабатывать несколько деталей или их элементов, например отверстий. Это резко снижает тру­ доемкость изготовления деталей и повышает эффектив­ ность ультразвуковой обработки. Однако при решении вопроса об экономической целесообразности применения групповых инструментов следует учитывать, что они, как правило, сложнее и дороже, чем одноместные, и, следовательно, применять их целесообразно при серий­ ном и массовом производстве, где увеличение стои­ мости инструмента будет оправдано экономией, полученной от снижения трудоемкости изготовления деталей.

При групповой технологии ориентация детали по от­ ношению к инструменту чаще всего производится с по­ мощью установочных шаблонов или упоров, размещае­ мых на столе ультразвукового станка.

Приведем несколько примеров обработки отверстий групповыми инструментами.

Отверстие диаметром 3 мм при глубине 8 мм в изо­ ляторах из специальной керамики обрабатывали одно­ местным инструментом на станке мод. 4770. При серий­ ном изготовлении этих деталей было предложено приме­ нить групповой инструмент (рис. 111,а), состоящий из 29 стальных трубок, запаянных в концентратор с по­ мощью специального шаблона, фиксируемого на

применен тот же шаблон, благодаря чему была достиг­ нута точность расположения трубок после пайки ±0,1 мм. Соответственное расположение заготовок при

в котором отверстия под заготовки выполнены в стро­ гом соответствии с отверстиями шаблона, примененного при пайке трубок. Таким образом достигается соосность расположения заготовок по отношению к трубкам, запа­ янным в концентраторе. Благодаря этому при установке подкладки 2 с заготовками на столе станка достаточно совместить центры двух расположенных друг против друга трубок и соответствующих заготовок; при этом

станка (см. ниже). Два фиксатора инструмента и его обойма располагаются при этом между колонками сто­ лика. Только после этого торцы штырей инструмента доводятся до плоскостей заготовок и производится обра­

ботка всех 42 отверстий.

Акустическая головка / жестко закреплена на литой станине, а рабочая подача осуществляется перемещени­ ем столика с заготовками на инструмент с помощью специально тарированных пружин, размещенных в пус-

200

тотелых направляющих 3 двух колонок 6. Последние связаны внизу планкой 7 и перемещаются во втулках, размещенных в траверсе 2, которая жестко скреплена с акустической головкой. На планке расположен стол 5, с шаровой опорой, позволяющей установить плоскость столика, к которой приклеиваются заготовки, строго па­ раллельно шлифованным торцам штырей инструмента, закрепленного на концентраторе 4 (инструмент на ри­ сунке не показан). Такая выверка необходима после каждой переналадки инструмента для обеспечения за­

вая опора стола станка жестко крепится к планке 7 на­ кидной гайкой. Планка со столом крепится в исходном

производить после обработки каждой партии заготовок (42 штуки) из-за износа штырей инструмента. Контроль настройки осуществляется по индикатору.

Обработка отверстий на этом станке производится в следующей последовательности. Установив стол с шаро­ вой опорой по закрепленному в концентраторе инстру­ менту и отрегулировав упор по индикатору, опускают планку в нижнее положение. На столе располагают сто­ лик с приклеенными заготовками и наносят на плоскость последних суспензию. Включают высокое напряжение на генераторе и, отжав фиксатор станка, осторожно под­ водят столик с заготовками к инструменту. При этом фиксируют столик по обойме последнего. Затем произ­ водится обработка отверстий на заданную глубину.

После этого отводят планку в нижнее положение, выключают высокое напряжение, снимают столик с де­ талями и промывают в проточной воде. После отклеива­ ния деталей столик используется для обработки новой партии заготовок.

Технология ультразвуковой обработки 81 отверстия

на автором совместно с Ю. В. Капустинским и В. И. Березиным. Ранее обработка каждого отверстия произво­ дилась одноместным инструментом, на что затрачива­ лось около 30 сек. В условиях массового производства

201