SU1731597A1 - Способ ультразвуковой доводки отверстий алмазосодержащим инструментом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке абразивно-алмазным инструментом при доводке и хонинговании отверстий в детал х, к которым предъ вл ютс  высокие требовани  к износостойкости и чистоте поверхности . Цель изобретени  - повышение качества доводки обработанной поверхности . При реализации способа определ ют максимум погрешности геометрической формы отверсти , берут инструмент, длина которого равна или кратна половине длины ультразвуковой волны, располагают инструмент так, чтобы пучность колебаний совпадала с максимумом погрешности отверсти , сообщают инструменту и детали вращение и возвратно-поступательное движение, ультразвуковые колебани  алмазосодержащего инструмента направл ют радиально оси отверсти , что обеспечивает наклеп и упрочение обрабатываемой поверхности. Затем инструменту сообщают колебани , касательные к поверхности отверсти  и перпендикул рные к вектору скорости резани , с амплитудой, наход щейс  в интервале 0,07d А 0,16d, где d - размер алмазного зерна, мкм. Это обеспечивает снижение шероховатости обработки за счет увеличени  перекрыти  следов отдельных алмазных зерен и уменьшени  относительной глубины каждого следа и величины валика пластически оттесненного металла по его кра м. 2 ил. СО с

Description

Изобретение относитс  к технологическому применению ультразвука, а именно к обработке абразивн о-алмазным инструментом , и может быть использовано в точном машино- и приборостроении при доводке и хонинговании отверстий в детал х, к которым предъ вл ютс  высокие требовани  по износостойкости и чистоте поверхности.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества доводки.

Цель достигаетс  тем, что определ ют максимум погрешности геометрической формы отверсти , берут инструмент длиной , равной или кратной половине длины ультразвуковой волнэ1, располагают инструмент так, чтобы пучсость колебаний совпадала с максимумом погрешности отверсти  и сообщают инструменту и детали вращение и возвратно-поступательное движение, при этом инструменту сначала сообщают колебани  радиальные относительно оси отверсти , затем касательные к поверхности отверсти  и перпендикул рные скорости резани , а амплитуду колебаний берут в интервале

0.07d A 0,16d,

где А - амплитуда ультразвуковых колебаний , мкм;

d - размер алмазного зерна, мкм.

На фиг 1 показана схема предварительной доводки с сообщением инструменту продольно-изгибных колебаний; на фиг, 2 vj СО

1СЛ Ю

м

схема сообщени  инструменту продольно- крутильного колебани .

В плоскости изгибных колебаний располагают на оправке 1 алмазные бруски 2, в этом случае колебани  зерен брусков будут направлены радиально поверхности обрабатываемого отверсти  3, Углубление зерен в поверхность отверсти  под действием динамической силы ультразвука вызывает наклеп поверхности, что приводит к ее упрочнению.

При сообщении инструменту продольно-крутильных колебаний соотношение амплитуд продольных и крутильных колебаний и направление вращени  инструмента выбирают таким, чтобы обеспечивалось условие перпендикул рности колебательной скорости и скорости резани , Величину амплитуды выбирают в интервале 0,07d A 0,16d. Доводку отверстий диаметром 5,0 мм в образцам из стали 40Х твердостью HRC 32...35 осуществл ли на ультразвуковом доводочном станке в две операции алмазосодержащим инструментом . В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовали масло индустриальное 20. Врем  доводки на каждой операции составило 3 мин. Окружную скорость инструмента брали равной 1,5 м/мин, скорость возвратно-поступательного движени  0,5 м/мин. Амплитуду радиальных колебаний устанавливали равной 0,5; 3,0; 10,0 мкм. Инструмент дл  радиальных колебаний выполн ли в виде ступенчатого концентрата с рабочей ступенью в виде двухлепестковой цанги, разжимаемой конической оправкой. На каждом лепестке на половине длины первой ступени концентратора выполн ли радиусные вырезы дл  местного ослаблени  сечени . В плоскости вырезов на лепестки напаивали пластинки алмазосодержащего проката. Инструмент обеспечивал прижим лепестков в 5,10, 15 Н.

Сообщение инструменту радиальных колебаний амплитудой 10 мкм обеспечивает в зависимости от прижима к отверстию увеличение величины съема в 16-20 раз по сравнению с доводкой без ультразвука, микротвердости поверхности на 12-36% и удельной силы царапани  в 2,6-3.8 раза. Поскольку микротвердость и удельна  сила царапани  определ ют сопротивление поверхности абразивному износу, видно, что радиальные ультразвуковые колебани  значительно повышают износостойкость поверхности отверсти , но при этом значительно до 6-8 раз увеличиваетс  шероховатость и примен ть радиальные колебани  можно только на предварительных операци х доводки и хонинговани .

Дл  снижени  шероховатости поверхности алмазным зерном сообщали колебани  вдоль и перпендикул рно траектории движени . След зерна представл ет царапину с валиками пластически оттесненного металла по кра м. В случае продольных ко- .лебаний отношение высоты валиков к глубине царапины составило 0,6-0,65, а отношение глубины царапины к ширине

0.1-0,14. При поперечных колебани х эти значени  составили соответственно 0,15- 0,2 и 0,05-0,1. При радиальных колебани х эти значени  составили 0,7-0,8 и 0,3-0,5, т.е. касательные колебани  дают царапину

относительной меньшей глубины и с меньшими валиками, т.е. могут резко снизить шероховатость.

Теоретическа  проработка процесса ультразвуковой доводки с сообщением алмазному инструменту колебаний, касательных к поверхности отверсти  и перпендикул рных к скорости резани , показала , что существует предельное значение амплитуды, которую можно сообщить

инструменту

AnpeA 3,215cfai4hKpa54, где d - размер алмазного зерна, мкм;

Пкр - критическа  глубина внедрени  алмазных зерен, при которой происходит их

вырыв из св зки, мкм.

Инструмент дл  доводки отверстий с колебани ми , касательными к поверхност ми отверсти  и перпендикул рными скорости резани , выполн етс  в виде ступенчатого

концентратора, на первой ступени которого сделана двухзаходна  винтова  канавка с углом наклона относительно оси инструмента , равным

 ггтп Ven - 10° с arct9 L

18°2б .

В этом случае обеспечиваетс  перпендикул рность направлени  колебаний результирующей скорости резани ,

Определив средние размеры алмазных

зерен в алмазосодержащем инструменте и по теоретической зависимости критическую амплитуду, осуществл ли доводку с усилием прижима инструмента 5 Н. Дополнительно дл  каждой зернистости осуществл ли доводку на амплитуде большей и меньшей критического значени .

При амплитуде колебаний инструмента, совпадающей с критическим значением, обеспечиваетс  наибольшее увеличение

производительности и снижение шероховатости . При амплитудах меньше критической замедл етс  рост производительности, а при амплитудах больше критической возрастает шероховатость и замедл етс  рост

производительности вследствие увеличени  износа инструмента по причине выкрашивани  алмазных зерен. Отношение критической амплитуда к размеру алмазного зерна, примен емой дл  доводки зерни- стости, подтверждено экспериментально и лежит в интервале 0,07-0,16. Таким образом , амплитуду касательных к поверхности отверсти  и перпендикул рных скорости резани  колебаний необходимо выбирать в пределах 0,07d А 0,16d. Большие значени  амплитуды следует примен ть в указанных пределах при меньших размерах зерна или при d 34 мкм А (0,07-0,08); при d 24-12 мкм А - (0,09-0,1)d; при d 6-4 мкм A(0,11-0,16)d.

Технико-экономический эффект от применени  предлагаемого способа заключаетс  в повышении производительности обработки, снижении расхода алмазов от износа инструмента и повышении долговечности изделий. Износ инструмента снижаетс  вследствие того, что при доводке с амплитудами, равными критическому значению , динамические силы недостаточны

Claims (1)

1. дл  разрушени  св зки и вырыва алмазных зерен из брусков инструмента. Формула изобретени  Способ ультразвуковой доводки отверстий алмазосодержащим инструментом, при котором определ ют максимум погрешности геометрической формы отверсти , берут инструмент длиной, равной или кратной половине длины ультразвуковой волны, располагают его так, чтобы пучность колебаний совпадала с максимумом погрешности отверсти  и сообщают инструменту и детали вращение и возвратно-поступательное движение , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества доводки отверсти , первоначально направл ют ультразвуковые колебани  инструмента радиально оси отверсти , а затем - касательно к поверхности отверсти  так, чтобы направление колебаний было перпендикул рно скорости резани , при этом амплитуду последних берут в интервале 0,07d A 0,16d, где А - амплитуда ультразвуковых колебаний , мкм;

   d - размер алмазного зерна,мкм.

   Фиъ.1

   Фиг.2