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

В СПКТБ электрообработки разработаны и опробо­ ваны в производственных условиях типовые метчики для ультразвукового резьбонарезания цельной и сварной конструкции. В последней используются стандартные метчики с квадратной хвостовой частью, которая свари­ вается с насадкой из стали 45. Затем насадка обраба­ тывается с базой от стержня самого метчика (нарезает­ ся резьба, подрезается фланец и т. д.).

Головка мод. ЛЭ-405 внедрена в производство при

нарезка резьбы в гайках осуществлялась за две опера­ ции (предварительная — до термообработки и калибров­ ка твердосплавным метчиком — после нее), нарезка резьбы в этих гайках с применением ультразвуковой го­ ловки стала производиться одним метчиком из стали Р18. Точность резьбы соответствует 2-му классу, а чис­

Ультразвуковое резьбонарезание применено при на­ резании резьбы М5 в патрубках из сплава ЭИ 712 (ге­ нератор мощностью 0,2 кет). Работа производится на станке мод. 2А125 с головкой мод. ЛЭ-405. Чистота по­ верхности резьбы V6; СОЖ — 7%-ный раствор эмульсола. Шпиндель станка имеет 100 об/мин. Амплитуда колебаний метчика 2Л = 5—7 мкм. Стойкость метчиков из стали Р18 составила более 100 отверстий.

Проводятся работы по внедрению ультразвукового резьбонарезания с применением головок при нарезании

росин— 20%. Метчики изготовлены из стали Р18 со сре­ занными через шаг зубьями. Точность резьбовых отвер­ стий — 3-й класс; чистота — V6.

Как показала практика, оптимальными амплитудами колебаний метчика (его заходной части) при ультразву­ ковом резьбонарезании в вязких нержавеющих сталях следует считать: для резьб М5—М8 2Л=5-.-7 мкм; для резьб М8—М12 2Л = 7н-12 мкм и для резьб М12—М16 2Л = 10н-15 мкм. Такая величина амплитуды колебаний

224

обеспечивает устойчивую работу метчиков и не сказы-* вается отрицательно на точности резьбовых отверстий. Однако необходимо отметить, что по мере врезания мет­ чика в деталь на глубину более 1 d наблюдается «уход» резонансной частоты колебательной системы и, как след­ ствие, затухание амплитуды колебаний инструмента. Особенно это ощущается при врезании метчиков на глу­ бину, превышающую 1,5 d. В то же время именно после врезания метчика в материал детали на глубину более 1,2—1,5 d, когда усилие резания достигает максималь­ ного значения, необходимо устойчиво поддерживать оп­ тимальную амплитуду его колебаний. Для этого при ультразвуковом резьбонарезании необходимо применять колебательные системы с акустической обратной связью (АОС) и соответствующие ультразвуковые генераторы (см. выше, стр. 43) Применение АОС позволяет под­ держивать собственную резонансную частоту системы преобразователь—концентратор—метчик после срезания последнего в материал детали и устойчиво сохранять амплитуду колебаний в процессе резьбонарезания, не­ зависимо от глубины нарезаемой резьбы. Исходя из ска- занного, при ультразвуковом резьбонарезании целесооб­ разно применять преобразователь ПМС-15А-18 (для резьб диаметром свыше 12 мм).

В случае применения колебательных систем и гене­ раторов без АОС необходимо практиковать предвари­ тельную расстройку частоты этой системы, с тем чтобы по мере врезания метчика в материал детали частота ее приближалась к собственной, а амплитуда достигала своего оптимального значения. Величина расстройки за­ висит от свойств обрабатываемого материала, глубины нарезаемой резьбы и ее диаметра. С определенным до­ пущением эту величину можно принимать равной (при глубине резьбы не более 2d):

1 См. «Новые технологические процессы электрофизикохимической обработки». Методические рекомендации. М. НИИМАШ, 1973, стр. 159—165.

225

На эту величину необходимо предварительно рас­ строить частоту ультразвукового генератора, а затем производить нарезание резьбы. Так, например, при наре­ зании резьбы М12 глубиной 18 мм в стали марок 1Х18Н10Т и 2X13 при резонансной частоте колебатель­ ной системы (с инструментом-метчиком) 20 кгц работу выполняли на частоте 21,5 кгц.

При ультразвуковом резьбонарезании в вязких труд­ нообрабатываемых сталях и сплавах диаметр отверстия под резьбу необходимо несколько завышать по срав­ нению с обычно применяемыми значениями. Так, для резьб М8—М16 диаметр отверстия под резьбу на прак­ тике выполняют больше общепринятого на 0,1—0Л5мм. При этом точность нарезанных с ультразвуком отвер­ стий не снижается и соответствует точности, обеспечи­ ваемой метчиком.

В заключение укажем, что применение ультразвуко­ вого резьбонарезания позволяет:

а) механизировать нарезание резьб метчиками в вяз­ ких труднообрабатываемых металлах и сплавах за счет исключения ручного труда при одновременном сокраще­ нии числа метчиков в комплекте;

б) повысить чистоту поверхности резьбы до 6-го, а нередко и до 7-го класса, при условии выключения коле­

навесных головок позволяет освоить этот процесс в ус­ ловиях мелкосерийного производства при минимальных затратах средств, времени и труда.

25. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОЧИСТКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

При шлифовании некоторых труднообрабатываемых материалов происходит засаливание шлифовальных кру­ гов. При этом поры на режущей поверхности круга за­ биваются мельчайшими частицами обрабатываемого ма­ териала. По мере шлифования, в результате теплового процесса в зоне резания, к частицам, попавшим в поры круга, прилипают новые частицы, создавая на режущей поверхности круга своеобразную корку. Из-за засалива­ ния круги теряют свои режущие свойства, повышается

226

этой поверхности.

На практике наиболее часто очистку кругов от заса­ ливания производят посредством правки. При этом с ре­ жущей поверхности круга снимают определенный слой» что сокращает стойкость и увеличивает расход инстру­ мента, снижается производительность труда и увеличи­ вается простой шлифоваль­ ных станков.

В ряде случаев целесооб­ разно производить не очист­ ку уже засаленных шлифо­ вальных кругов, а предотвра­ щать засаливание непосред­ ственно в процессе работы, применяя для этого спе­ циальные ультразвуковые установки. Ранее проведен­ ными исследованиями [17] была доказана возможность осуществления этого про-

цесса Ультразвуковая очистка

шлифовальных кругов про­ исходит за счет кавитационных явлений в жидкости [1]. При очистке круга ультра­ звуковые колебания концен­ трируются с помощью аку­ стической системы на малой

площади выходного торца концентратора, подведенного при небольшом зазоре к рабочей поверхности круга, В зазор подается жидкость — охлаждающая эмульсия, кавитационные явления в которой и приводят к очистке круга.

В описываемом способе очистки (рис. 131,6) ультра­ звуковые колебания подводятся по касательной к пери­

ливания в процессе шлифования при помощи ультразвука. Труды ОКБ МГСНХ. М., 1965.

227

ультразвуковой очистке (2/1 = 0,02—0,03 мм) шлифоваль­ ный круг непрерывно работал без засаливания в тече­ ние 4 часов. При аналогичных условиях работы, но без ультразвуковой очистки, круг засалился через 20 мин. Чистота поверхности при использовании ультразвуковой очистки увеличилась на один класс по сравнению с шли­ фованием без нее, то есть с 7-го до 8-го класса для ста­ ли 45 и с 6-го до 7-го класса для стали 1Х18Н9Т. При ультразвуковой очистке прижоги не наблюдались и отме­ чалось некоторое увеличение производительности шли­ фования.

Алмазные круги на металлической связке наиболее широко применяются при шлифовании изделий из твер­ дых сплавов. В этих случаях ультразвуковая очистка наиболее эффективна. Так, при плоском шлифовании периферией круга АПП сплавов ВК8 и ВК20 алмазным кругом зернистостью АС12—АС10 100%-ной концентра­

нением ультразвуковой очистки круга достигли повыше­ ния чистоты поверхности при тех же условиях шлифо­ вания до V9.

Ультразвуковая очистка кругов при плоском шлифо­ вании неметаллических материалов осуществлялась на станке 371М1. Обработке подвергалась установочная ке­

ния трех партий деталей, при каждом из которых осу­ ществлялся съем керамики в объеме 4200 мм3, круги полностью потеряли свои режущие свойства. При этом

230

были обнаружены лишь отдельные следы шлифуемого материала внутри кратеров рабочей поверхности круга. Алмазные зерна при этом оставались в основном чи­ стыми.

После ужесточения режима шлифования керамики путем увеличения глубины резания до 0,2 мм качествен­ ная обработка без ультразвуковой очистки кругов прак­ тически оказалась невозможной. При шлифовании вто­ рой партии появились сколы на деталях, а при шлифо­ вании третьей партии — детали стали крошиться и по­ верхность получалась волнистой.

При ультразвуковой очистке шлифовального круга каких-либо дефектов на деталях не наблюдалось; чисто­ та поверхности устойчиво сохранялась в пределах 8-го класса.

Исследования эффективности применения ультразву­ ковой очистки абразивных кругов ЭБ25СМ2 диаметром 300 мм и шириной 40 мм проводились на головке с пре­ образователем сечением 40X40 мм и ультразвуковым генератором мощностью 1,6 кет. Ширина излучающего торца криволинейного волновода — 43 мм; амплитуда колебаний его торца 2Л = 30 мкм. Обработка осуществ­ лялась на плоскошлифовальном станке при следующем

круга q увеличилось в 1,7 раза по сравнению с обработ­

231