RU1836206C - Способ полировани свободным абразивом - Google Patents

Abstract

Использование: полирование свободным абразивом с наложением ультразвуковых колебаний. Сущность изобретени : обработку производ т при помощи инструмента , выполненного из материала с более низкой износостойкостью, чем материал да тали, например из графита, пористой керамики , стекла или кварца. В зазор между деталью и инструментом непрерывно подают абразивную суспензию с концентрацией абразива 25-50%. В качестве абразива примен ют карбид вольфрама, оксид алюмини , карбид кремни , карбид бора, нитрид бора, окись алюмини , корунд или алмаз в любом соотношении с размерами частиц менее 200 меш„ преимущественно 320-1000 меш. Ультразвуковые колебани  накладывают в диапазоне 10-40 кГц. Допускаетс  предварительное формирование рабочего профил инструмента соответственно негативному профилю обрабатываемой поверхности. 8 з.п. ф-лы, 1 пр., 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к области машиностроени , в частности к механообработке твердых материалов, и может быть использовано при полировании свободным абразивом с наложением ультразвуковых колебаний, преимущественно дл  обработки составных поверхностей и сложных форм с мелкими элементами без ухудшени  разрешени  либо потери четкости поверхностного изображени .

В соответствии с данным изобретением предусматриваетс  создание способа ультразвуковой полировки детали с помощью инструмента, истираемого значительно сильней, чем деталь, и потому не требующего Предварительной подготовки дл  получени  дополнени  к поверхности детали. Вместо этого можно примен ть инструмент с простой поверхностью. Как только инструмент начнет вибрировать, а его вибраци  станет передаватьс  абразивной суспензии , наход щейс  в зазоре между инструментом и деталью, произойдет быстра  эрози  инструмента, в результате чего он быстро приобретет комплементарную форму с высокой степенью разрешени  и повторени  деталей. И далее истирание инструмента будет происходить при сравнительно высокой скорости нар ду с сохранением высокой степени разрешени , тогда как истирание поверхности обрабатываемой детали будет происходить в значительно меньшей степени, благодар  чему она будет просто полироватьс , тогда как инструмент будет постепенно изнашиватьс , однако при этом все врем  будет поддерживатьс  высока  степень разрешени  на его рабочей поверхности.

Данное изобретение можно использовать дл  полировки любых материалов, более устойчивых к ультразвуковеьй эрозии в сравнении с материалом, из которого изготовлен инструмент. Таким образом, происходит непрерывна  заправка инструмента с получением формы, комплементарной к форме поверхности обрабатываемой детали , благодар  тому, что инструмент истира- ет  в значительно большей степени, чем деталь. Работа подобного инструмента обеспечивает получение равномерной или даже увеличивающейс  конформности к мелким особенност м и разрешению детали , в результате чего при полировании детали не происходит ухудшени  разрешени .

Благодар  применению подобной технологии , ультразвукова  обработка может производитьс  даже на сравнительно м гких и податливых материалах типа бронзы, латуни, золота, полимерных материалов и т.д., прежде считавшихс  неподход щими дл  ультразвукового полировани , не говор  уж о значительно более твердых материалах , дл  которых и прежде примен лись методы ультразвуковой обработки.

С использованием ультразвуковой обработки по данному изобретению можно проводить финишную обработку поверхности в зависимости от степени полировки до любого заданного уровн  вне зависимости от материала и степени сложности или мелкости особенностей на поверхности детали без существенных изменений этих особенностей или разрешени . Шероховатость поверхности можно доводить примерно до 0,1 мкм, хот  столь высока -степень полировки может оказатьс  ненужной, и часто требуетс  полировка в значительно меньшей степени .

Так как согласно способу по данному изобретению с поверхности обрабатываемой детали удал етс  очень равномерный слой, то предлагаемый способ идеально подходит дл  удалени  тонких слоев ненужных материалов с обрабатываемой поверхности , например, сло  наклепа, образующегос  при электроискровой обработке , толщина которого составл ет 0,003- 0,006. Кроме того, способ по данному изобретению может использоватьс  дл  .удалени  заусениц с поверхности детали дл  образовани  радиусов на ее кромках.

На рис. 1 схематично показано устройство дл  ультразвуковой обработки по данному изобретению; на рис. 2 и 3 представлены микрофотографии, сделанные до и после обработки матрицы, спрессованной из карбида, иллюстрирующие эффективность данного изобретени .

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Предпочтительные варианты реализации изобретени .

Известны различные конструкции ста - ков дл  ультразвуковой обработки, и данное изобретение рассчитано в основном на использование в таких станках при типовых параметрах вибрационной частоты, амплитуды и размеров абразивных частиц. Обычно в состав таких станков входит станина или рама, приспособленна  к закреплению обрабатываемой детали, и держатель инструмента , содержащий ультразвуковой возбудитель , благодар  которому инструмент вибрирует с частотой приблизительно 20 кГц, в р де случаев от 10 до 40 кГц, а наиболее часто от 19 до 22 кГц. Держатель можь перемещать инструмент из отведенного в рабочее положение к обрабатываемой детали . Как правило, в устройстве предусматриваетс  средство подачи абразивной суспензии с тем, чтобы суспензи  могла подаватьс  между инструментом и деталью. Наиболее часто суспензи  закачиваетс  Через зазор между инструментом и деталью дл  поступлени  совершенно свежего, неизрасходованного абразива к обрабатываемой поверхности и удалени  от нее отходов и отработанного абразива. Суспензию можно подвергать обработке дл  удалени  отходов и рециркулировать. В качестве ультразвукового преобразовател  чаще всего примен ют пьезоэлектрические элементы или магнитострикционные преобразователи.

Абразивна  суспензи  состоит из частиц твердого абразива, заключенных в жид-1 кий носитель. Обычно в качестве абразива примен ют карбид кремни , оксид алюмини , карбид бора, нитрид бора, алмаз и т.д., хот  при полировании согласно данному изобретению более м гких материалов можно примен ть более м гкие абразивы, например глинозем, корунд, гранат и т.д. Жидкость-носитель абразива должна обеспечивать передачу ультразвуковых колебаний , будучи кроме того совместимой с обрабатываемой деталью и с материалом электрода. Одним из лучших материалов  вл етс  вода, хот  могут примен тьс  и-дру- гие жидкости, например, охлаждающа  эмульси  и т.д. Если используетс  вода, то в р де случаев к ней добавл ют ингибиторы ржавени . В ходе полировальных операций согласно данному изобретению в отличие от известных методов полировани  необходимы сравнительно умеренные перемещени  абразивных частиц. Поэтому вместо воды можно примен ть жидкости, например, охлаждающую эмульсию, которые обеспечивают малую амплитуду перемещени  частиц , либо примен ть воду и незначительную мощность ультразвукового возбуждени .

Размер частиц абразива не критичен, необходимо лишь, чтобы они могли находитьс  в виде суспензии. Наиболее предпочтительно примен ть частицы малых размеров менее 0,075 мм (200 меш). а предпочтительней 0,025-0,015 мм (от 600 до 1000 меш) при их концентрации 10-20 об. % жидкости , что обеспечивает наиболее высокое качество полировани .

Полируема  деталь может быть изготовлена из совершенно любого материала, который в отличие от известных способов должен быть дл  ультразвука тверже, чем материал инструмента. Требуема  степень полировки определ етс  первоначальной шероховатостью поверхности детали и требуемой после полировки финишной обработкой . Как преимущественно, так и ограничение данного изобретени  св заны с тем фактом, что во врем  полировальной операции не происходит изменени  конфигурации детали. Поэтому важно иметь в виду , что данное изобретение не дает улучшени  в мелких подробност х обрабатываемой детали, в качество готового издели  будет определ тьс  исходной деталью, за исключением обработки поверхности,

При использовании типового оборудовани  в инструменте могут быть предусмотрены каналы, сообщающиес  с зазором, через них может накачиватьс  абразивна  суспензи  дл  удалени  из зазора отходов от полировки. В соответствии с данным изобретением отходы будут в основном представл ть частицы материала инструмента е сочетании с незначительным количеством материала, сполированното с поверхности детали. Кроме того, накачивание суспензии позвол ет подавать в зазор свежий абразив , благодар  чему не происходит значительного износа режущих кромок.

В отличие от известных методов здесь нет необходимости в том, чтобы начинать полировальный процесс с изготовлени  инструмента заданной формы, и потому не требуетс  точной ориентации и установки инструмента и детали. В соответствии со способом по данному изобретению вначале контур поверхности обрабатываемой детали служит дл  придани  поверхности инструмента такой формы, котора  строго согласована с формой детали. Во врем  последующего полировани  инструмент непрерывно истираетс  при поддержании строгого согласовани  по месту работы. Именно избирательна  эрози  инструмента  вл етс  отличительной особенностью данного изобретени , обеспечивающей высокое качество полировки поверхности детали при очень незначительном удалении awco- коравномерного поверхностного сло . & р де случаев, когда на полируемой поверхности имеютс  сильно углубленные участки, может оказатьс  предпочтительным применение полностью или частично отформованного инструмента дл  ускоре0 ни  операции за счет уменьшени  времени, требуемого на согласование инструмента с деталью, а также во избежание излишнего полировального действи  на приподн тых участках поверхности детали, прежде чем

5 инструмент износитс  в достаточной степени дл  начала полировани  наиболее углубленных участков.

При обработке по данному изобретению примен ютс  такие количества графита

0 или стекла, которые малы в сравнении с материалами, обычно примен емыми дл  ультразвуковой обработки, благодар  чему можно примен ть графитовый инструмент, больших размеров, эффективно возбуждае5 мый ультразвуковыми преобразовател ми. Как было сказано выше, способ по данному изобретению идеально подходит дл  удалени  любого нежелательного сло  материала с поверхности обрабатываемой де0 тали. Например, возникающий при электроискровой обработке слой толщиной 0.003-0,006 мм (0.0001-0,0002 дюйма) можно легко удалить, применив данный способ, при этом не произойдет ухудшени  разре5 шени  в детал х рельефа. Схожим образом можно обрабатывать детали, покрытые материалом типа керамики дл  полного либо избирательного удалени  керамического сло  с них без ухудшени  разрешени  рель0 ефа на поверхности детали. Кроме того, способ по данному изобретению можно примен ть дл  удалени  заусенцев, выступающих с поверхности детали, либо дл  скруглени  острых кромок детали. Любую

5 из перечисленных целей легко достичь, применив/инструмент с высокой ультразвуковой истираемостью. .

П р и м е р. На рис. 2 и 3 представлены микрофотографии матрицы, спрессованной

0 из карбида вольфрама, выполненные при увеличении в 3000 раз. На рис. 2 показана исходна  поверхность матрицы, полученна  сразу после операции гравировани  по методике CNC. Хорошо видны отметки, пол5 ученные во врем  гравировани . На рис. 3 показана та же матрица из карбида вольфрама после полировки согласно способу по данному изобретению с применением графитового инструмента, абразивного материала из частиц карбида бора размером 15

мкм и полировании на прот жении 15 мин дл  удалени  лишь 0,005 мм (0.0002 дюйма) материала. Кроме хорошо видного из фотографии улучшени  качества поверхности произошло некоторое округление кромок по углам, полученным в ходе гравировки ...

Claims (9)

1. Формула изобретени  t, Способ полировани  свободным абразивом , при котором на инструмент накладывают ультразвуковые колебани , а в зазор между деталью и инструментом подают несущую абразив суспензию, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и снижени  себестоимости путем эффективного полировани  при уменьшении изменени  формы и размеров обрабатываемой детали, обработку ведут при помощи инструмента, выполненного из материала с более низкой изйреостойкостью, чем материал детали дл  -йзймых условий обработки, в процессе об- р1Шчси контролируют состо ние поверхно- сф детали и по достижении требуемой (Р&нй обработки уменьшают, а затем от- кзйочают ультразвуковые колебани .
2. %.. Способно п. 1, отличающийс  тай, что накладывают ультразвуковые колебани  в диапазоне 10-40 кГц.
3. 3.Способ поп. 1, отличающийс  тем. что инструменту предварительно придают профиль, приблизительно соответствующий негативному профилю

   обрабатываемой поверхности.
4. 4.Способ по п. 1. отличающийс  тем, что обработку ведут при помощи абра- зива с размерами частиц не более 200 мещ.
5. 5.Способ по п. 4, отличающийс  тем. что обработку ведут при помощи абр%зива с размерами частиц от 320 до 1000

   меш.
6. 6.Способной.4, отличающийс 

   тем, что объемна  концентраци  абразива 9 суспензии равна 25-50%.
7. 7.Способ поп. 1, отличающийс  тем, что в качестве материала инструмента примен ют графит, пористую керамику, стекло или кварц.
8. 8, Способ поп. 1, отлича ющийс  тем, что суспензию подают непрерывно.
9. 9. Способно п. 1, отлича ющийс  тем, что в качестве абразивного материале примен ют карбид вольфрама, оксид алю- мини , карбид кремни , карбид бора, нит рид бора, окись алюмини , корунд или алмаз в любом соотношении.

   Приоритет по пунктам:

   10.03.88 по пп. 1-9.

   Фиг.1

   фШ: 2.