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

пружинный стол, который стационарно закрепляется на столе гравировального или фрезерного станка.

Заготовка приклеивается к стеклянной подкладке. Последняя с помощью струбцин крепится к подвижной части пружинного стола. Глубина гравирования опреде­ ляется по индикатору. Стабильность ее обеспечивается тарированной пружиной стола. На предметном столе станка устанавливается шаблон, на котором выполнена в увеличенном масштабе соответствующая надпись. Щу­ пом пантографа обводят надпись шаблона; при этом на заготовке в соответствующем масштабе копируется над­ пись или рисунок шаблона.

23. УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПЛОСКОЕ ШЛИФОВАНИЕ

За последние годы ультразвуковое шлифование плоскостей деталей из твердых хрупких материалов по­ лучило промышленное применение. Технологическим отличием ультразвукового плоского шлифования от дру­ гих операций ультразвуковой обработки является пере­ мещение заготовки относительно инструмента в процессе обработки. Благодаря этому шлифованием можно об­ рабатывать большие поверхности, во много раз превос­ ходящие площадь рабочего инструмента. В определен­ ной мере это расширяет область применения ультразву­ ковой обработки.

Ультразвуковое шлифование плоскостей деталей из твердых хрупких материалов может производиться на универсальных плоскошлифовальных станках с приме­ нением специальных навесных (съемных) головок, сооб­ щающих шлифовальному кругу ультразвуковые колеба­ ния. Такие головки были рассмотрены в гл. IV.

рументе) абразива1 . Ультразвуковое шлифование сво­ бодным (подаваемым помпой) абразивом производится специальными шлифовальниками (рис. 125, см. вклад­ ку), изготовленными из стали 45. На рабочей поверх­ ности инструмента выполнены кольцевые и радиальные

крепленным алмазом. М., ГОСИНТИ, 1967.

213

ных ходов стола станка (в минуту) — 12; поперечная подача стола — 4 мм за один продольный (двойной) ход. Амплитуда колебаний инструмента — около 15 мкм. Производительность при ультразвуковом шлифовании некоторых материалов характеризуется приведенными в табл. 21 данными [29]. Применяемый абразив — карбид кремния различной зернистости по ГОСТ 3647-71.

При шлифовании плоскостей заготовок из твердых хрупких материалов с применением ультразвуковых ко­ лебаний и свободного абразива устраняется ряд Недос­ татков, присущих обычному (алмазному) шлифованию. Так, например, исключается появление микротрещин на поверхности заготовок и так называемых «прижогов». При этом достигается чистота поверхности до V 10 при зернистости абразива М28—М14. Достижимая точность размеров деталей по толщине составляет ±0,01 мм. Производительность на этой операции возрастает, по

215

проводилась на плоскошлифовальном станке ЗБ722 с применением ультразвуковой головки мод. УНУГ-1-40.

Был применен криволинейный волновод-концентратор с впаянной в него алмазоносной вставкой. Вставка была изготовлена методом порошковой металлургии с зерни­ стостью алмаза А25; связка металлическая M l , концент­ рация 100%; толщина алмазоносного слоя — 3 мм. Ам­ плитуда колебаний инструмента — около 25 мкм; заме­ рялась микроскопом с увеличением 280х . Рабочая ча­ стота колебательной системы — 22 кгц. Ультразвуковые колебания направлялись вдоль шлифуемой плоскости, а не перпендикулярно ей, как это имело место при работе с инструментом по рис. 125.

Шлифование производилось на образцах из кварце­ вого стекла, специальной керамики, стали 45, латуни и нержавеющей стали. Обработка образцов с наложением

ковых колебаний на шлифовальный алмазный инстру­ мент усилие резания снизилось более чем в 3 раза; при этом не наблюдалось засаливания инструмента, а чистота поверхности образцов повысилась в среднем на 1—2 класса.

Для осуществления ультразвукового плоского шли­ фования торцом алмазного инструмента в СПКТБЭО создана специальная навесная головка мод. ЛЭ-407, устанавливаемая на шлифовальной головке плоскошли­ фовального станка мод. ЗГ71. Полый шпиндель этой го­ ловки, в котором размещена колебательная система, по­ лучает вращение от отдельного электродвигателя, смон­ тированного на станке на специальном кронштейне. Ин­ струмент (рис. 127) закрепляется в концентраторе коле­ бательной системы с помощью резьбового хвостовика и посадочного выступа. Профиль его специально рассчиты-

1 См. Щ и ч и л и н В. М. Шлифование материалов алмазным ин­ струментом с наложением ультразвуковых колебаний. Сб. «Ультра­ звук в машиностроении». М., ЦНИИПИ, 1966.

216

головки и центральное отверстие инструмента от помпы станка. Достигнута чистота поверхности плат V 8 при производительности около 750 ммй/мин.

Таким методом можно шлифовать любые твердые хрупкие материалы.

24. УЛЬТРАЗВУКОВОЕ РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЕ МЕТЧИКАМИ

В предыдущих разделах были рассмотрены вопросы механической абразивной обработки твердых хрупких неметаллических материалов с помощью энергии ультра­ звуковых колебаний. Однако в современном машино- и приборостроении, в радиотехнике и аппаратостроении все шире применяются новейшие труднообрабатываемые металлические материалы. К их числу относятся вязкие металлы и сплавы: нержавеющие стали, жаропрочные сплавы и т. п. Обработка резанием этих материалов, как правило, представляет значительные трудности и со­ провождается повышенной трудоемкостью, большим рас­ ходом режущих инструментов и низкой чистотой обра­ батываемой поверхности.

С целью интенсификации процессов резания трудно­ обрабатываемых металлов и сплавов в последние годы в нашей стране и за рубежом все большее распростра­ нение получает обработка резанием с применением ультразвуковых колебаний. Этому в большой степени способствовали обширные исследования, проведенные нашими учеными и инженерами по изучению влияния ультразвуковых колебаний на процессы точения, сверле­ ния, зенкерования, шлифования и резьбонарезания *,

Не останавливаясь в пределах данной работы на ана­ лизе преимуществ и недостатков применения на этих операциях ультразвуковых колебаний, ниже рассмотрим опыт промышленного применения ультразвукового резь­ бонарезания.

Нарезание метчиками внутренних резьб в деталях, изготовляемых из труднообрабатываемых вязких метал­ лов и сплавов, является довольно трудоемким техноло­ гическим процессом. На практике этот процесс выпол-

218

няется обычно вручную, поочередно несколькими мет­ чиками с применением в качестве СОЖ олеиновой ки­ слоты. При этом из-за повышенной вязкости таких ма­

труда. Получившие распространение за последнее время на ряде заводов специальные метчики со срезанными в шахматном порядке зубьями несколько улучшили на­ резание резьб в таких материалах, но не решили пол­ ностью эту задачу. Как правило, при нарезании резь­ бовых отверстий с шагом основной метрической резьбы в нержавеющих сталях получить чистоту выше 4-го клас­ са даже с применением таких метчиков и специальных СОЖ практически не удается. К указанным недостат­ кам этого процесса необходимо добавить высокую тру­ доемкость нарезания резьбовых отверстий, так как комплект метчиков состоит обычно из двух, трех и более штук, а работа выполняется в основном вручную.

В целях ликвидации указанных недостатков при на­ резании резьб в труднообрабатываемых сталях и спла­ вах в последние годы в промышленности стали приме­ нять ультразвуковое резьбонарезание. Сущность этого процесса [17] состоит в том, что метчику придают осевые колебания весьма малых амплитуд ультразвуковой частоты. Благодаря этому снижается контактное трение между режущими зубьями метчика и поверхностью резь­ бы детали, улучшается стружкоудаление. Как следствие, при ультразвуковом нарезании резьбовых отверстий сни­ жается усилие резания, повышается стойкость метчи­ ков и чистота поверхности резьбы. Благодаря снижению усилия резания удается сократить число метчиков в комплекте, а зачастую и нарезать резьбу сразу послед­ ним метчиком. Этим создаются условия для машиниза­ ции резьбонарезания, благодаря чему сокращается тру­ доемкость процесса и ликвидируется ручной труд.

Для осуществления ультразвукового нарезания резьб метчиками известно [17] применение специальных резь­

лильных станков, в которых заменен шпиндель и мо­ дернизирован привод. При этом станки становятся толь­ ко резьбонарезными. Созданы в нашей промышленности

219

и специализированные ультразвуковые станки для резьбоиарезания метчиками1 .

При нарезании резьб М10—МЗО с мелким шагом в корпусных деталях из сплава ЭП-202 успешно применен ультразвуковой резьбонарезной станок мод. 40-7018. При этом достигнуто повышение стойкости метчиков в 8—10 раз при чистоте поверхности резьбы V5—V6; точность нарезаемой резьбы — 3-й класс.

звукового станка УЗР-2А53 стали производить сразу последним метчиком [17]. Ручная операция машинизи­ рована.

Применение этих станков экономически оправдано в условиях серийного и массового производства. В мелко­ серийном производстве более целесообразно применять навесные быстросъемные резьбонарезные головки, по­ зволяющие использовать для ультразвукового резьбонарезания наличный парк универсальных вертикально- и радиально-сверлильных станков без их существенной мо­ дернизации. При этом станки сохраняют свое прямое технологическое назначение, а внедрение ультразвуко­ вого резьбонарезания обходится гораздо дешевле и вы­ полняется быстрее.

В СПКТБ электрообработки создана гамма таких го­ ловок для нарезания резьб от М5 до М36. На рис. 123 показана ультразвуковая резьбонарезная головка мод. ЛЭ-405. Она состоит из корпуса 2, закрепляемого с помощью трех болтов / и переходной втулки на пиноли станка, и шпинделя, который посредством конусного хво-

1 См. С т а т и и к о в Е. Ш., С е н ч е н к о В. Т. Радиалыю-резь- бонарезной станок с ультразвуковой головкой. Авторское свидетель* ство № 218555. Бюллетень изобретений, 1968, № 17.

220