4.3. Технологические режимы узо
4.3.1. Амплитуда (а) и частота колебаний (f)
Чем выше А и f , тем больше производительность УЗО. Амплитуда А зависит от размеров зерна (d3) При большой величине А и малом d3 обработка не идет, а происходит только дробление зерен. При малых А и больших размерах зерна они не скалывают материал с заготовки, т.к. энергия удара недостаточна для этих целей.
Оптимальная производительность Q имеет место при соотношении 2А/d3= 0,6-0,8 (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Влияние амплитуды колебаний
на производительность УЗО [131]
Материал – стекло (1), твердый сплав (2)
4.3.2. Статическая нагрузка
Статическая нагрузка (Рст) – это начальная сила прижима абразивных зерен инструментом к заготовке (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Схема силового действия на заготовку
На выбор Рст влияет:
– сила удара зерна;
– состояние зерен;
– концентрация абразива под торцем инструмента.
Величина Рст зависит от: площади рабочей части инструмента; конфигурации инструмента; амплитуды колебаний; среднего размера зерна; свойств обрабатываемого материала.
На выбор Рст влияет предел демпфирования материала, с ростом которого увеличивается сила удара, глубина внедрения зерен абразива, производительность, но снижается период стойкости зерен, ухудшаются условия поступления среды в зону обработки, удаление продуктов обработки.
Величина Рст выбирается в пределах 20-200 Н.
4.4. Технологические показатели узо
4.4.1. Точность
На точность УЗО влияют размеры зерен абразива, твердость их материала, точность инструмента, размер и амплитуда колебаний.
Погрешность () зависит от размеров зерен, с уменьшением которых она снижается. Оптимальным является соотношение 1,5d3. Кроме того, она зависит: от износа инструмента, точности его изготовления, копирования, величины поперечных колебаний инструмента. На точность влияет также износ зерна, который зависит от интенсивности подвода свежей суспензии, удаления продуктов обработки.
Для снижения величины износа предлагается:
- проектировать инструмент с обратной конусностью, с калибрующим пояском шириной 1-3 мм;
- применять в качестве материала инструмента для УЗО стекла - твердый сплав, а для твердого сплава – сталь.
Пути повышения точности:
проектирование инструмента симметричного сечения;
снижение поперечных колебаний инструмента;
обеспечение соосности осей преобразователя, концентратора, инструмента.
В настоящее время при УЗО достигнуты следующие показатели: погрешность на отделочных операциях 10 мкм, экономически достижимая - 30-60 мкм.
При прошивке отверстий они приобретает коническую форму с "разбивкой" на входе при использовании зерна с d3=6-10 мкм до 80 мкм, для d3=3-5 мкм – до 30 мкм.
По высоте отверстий при УЗО образуется конусность размером 0,025-0,04. Для устранения разбивки используют накладки на входе в отверстие из стекла, керамики с толщиной 1-3 мм.
4.4.2. Качество поверхности
Качество поверхности зависит: от диаметра зерен, свойств обрабатываемого материала, амплитуды колебаний инструмента, шероховатости поверхности инструмента, состава и свойств технологической рабочей среды.
На шероховатость после УЗО оказывает основное влияние зернистость абразива, свойства материала. Для хрупких материалов высота неровностей может быть больше амплитуды колебаний. Так, с ростом амплитуды в 2 раза шероховатость может расти от 18 до 30 мкм. При замене рабочей среды, например, на масло, высота неровностей Rа снижается в 2-3 раза, однако, при этом значительно падает производительность. Оказывает влияние также шероховатость инструмента. Величина неровностей на инструменте должна быть в 2-3 раза ниже по сравнению с требуемой после обработки заготовки. Улучшает качество поверхности циркуляция абразива (вращение заготовки и др.).
В процессе УЗО возможно появление трещин на материале, главным образом из-за возникновения контактных сил, в частности, при недостатке жидкости в зоне обработки. В случае правильно выбранных технологических режимов в поверхностном слое образуются сжимающие напряжения.
Экономически достижимая шероховатость: на чистовых операциях Rа=1,2-0,4 мкм, при доводке Rа=0,2 мкм.