Ультрадыбыстық өңдеу: технологиясы, артықшылықтары мен кемшіліктері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Металл өңдеу өнеркәсібі осы даму сатысында қаттылық дәрежесі әртүрлі дайындамаларды кесу және бұрғылаудың күрделі міндеттерін шешуге қабілетті. Бұл электромеханикалық әдістердің кең тобын қоса алғанда, материалға әсер етудің түбегейлі жаңа әдістерінің дамуы арқасында мүмкін болды. Осы түрдегі ең тиімді технологиялардың бірі электроакустикалық сәулелену принциптеріне негізделген ультрадыбыстық өңдеу (UZO) болып табылады.

Өлшемді RCD принциптері

Өлшемді өңдеу кезінде әдеттегі механикалық кескіштер мен абразивтер тікелей әсер ету құралы ретінде әрекет етеді. Бұл әдістің негізгі айырмашылығы құралды қуаттандыратын қуат көзінде. Бұл қуатта ультрадыбыстық ток генераторы 16–30 кГц жиілікте жұмыс істейді. Ол арандатадыөңдеудің сипаттамалық сапасын қамтамасыз ететін ультрадыбыстық жиіліктегі бірдей абразивті дәндердің тербелістері. Сонымен қатар, механикалық әсер ету түрлерінің әртүрлілігін атап өту керек. Бұл әдеттегі кесу және тегістеу элементтері ғана емес, сонымен қатар оның көлемін сақтай отырып, құрылымның деформациясы. Сонымен қатар, ультрадыбыстық өлшемдер кесу кезінде де дайындаманың бөлшектерінің минималды болуын қамтамасыз етеді. Материалға әсер ететін дәндер өнімнің дизайнына әсер етпейтін микробөлшектерді бөліп көрсетеді. Шындығында, сынамаларды іріктеу арқылы құрылым бұзылмайды, бірақ жарықтардың бақыланбайтын таралуы орын алуы мүмкін.

Плазма технологиясынан айырмашылығы

Өңдеу сапасы бойынша ультрадыбыстық және плазмалық әдістердің жоғары дәлдікпен кесу мүмкіндігін қамтамасыз ететін көптеген ұқсас мүмкіндіктері бар. Бірақ олардың арасында жұмыс принципінде де айтарлықтай айырмашылық бар. Сонымен, егер UZO электр толқыны генераторының энергетикалық қолдауымен кесу құралының жағынан абразивті ұнтаққа қарқынды әсер етсе, онда плазмалық өңдеу әдісі жұмыс ортасы ретінде иондармен және электрондармен зарядталған иондалған газды пайдаланады. Яғни, ультрадыбыстық және плазмалық өңдеу технологиялары жеткілікті қуатты энергия генераторының қолдауын бірдей талап етеді. Бірінші жағдайда бұл ультрадыбыстық электр аппараты, ал екінші жағдайда жұмыс ортасының температуралық режимін 16 000 ° C дейін жеткізуге қабілетті жоғары температуралы газ немесе изотермиялық қондырғылар. Плазмалық өңдеудің маңызды құрамдас бөлігі электродтар мен плазманы қолдану болып табыладыкескіштің жетекші доғасының жоғары қуатын қамтамасыз ететін заттар.

Ультрадыбыстық өңдеу машиналары

Енді RCD жүзеге асыруда қолданылатын жабдыққа толығырақ тоқталған жөн. Ірі өнеркәсіптерде осындай мақсаттар үшін ультрадыбыстық жиіліктің айнымалы ток генерациялау үшін генератор жинағы бар машиналар қолданылады. Түзілген ток магниттік түрлендіргіштің орамасына бағытталған, ол өз кезегінде қондырғының жұмыс органы үшін электромагниттік өрісті жасайды. Ультрадыбыстық өңдеу машинаның соққысы электромагниттік өрісте бола отырып, дірілдей бастағанынан басталады. Бұл дірілдің жиіліктерін генератор белгілі бір жағдайда талап етілетін орнатылған параметрлер негізінде белгілейді.

Пансон магниттік түрлендіргіштің әсерінен сызықтық өлшемдері өзгеретін магнитті стрикциялық материалдан (темір, никель және кобальт қорытпасы) жасалған. Ал соңғы критикалық кезеңде пуансон абразивті ұнтаққа толқын өткізгіш-конденсатор бойымен басқарылатын тербелістер арқылы әсер етеді. Оның үстіне өңдеудің ауқымы мен қуаты әртүрлі болуы мүмкін. Қарастырылып отырған жабдықта өнеркәсіптік металл өңдеу массивтік құрылымдардың қалыптасуымен орындалады, бірақ жоғары дәлдіктегі гравюра орындалатын ұқсас жұмыс принципі бар ықшам құрылғылар да бар.

Өлшемді RCD техникасы

Жабдықты орнатып, дайындап болғаннан кейінмақсатты материалдан абразивті суспензия операция аймағына беріледі, яғни өнімнің беті мен тербелмелі ұшы арасындағы кеңістікке. Айтпақшы, кремний немесе бор карбидтері әдетте абразивтің өзі ретінде пайдаланылады. Автоматтандырылған желілерде су ұнтақты жеткізу және салқындату үшін пайдаланылады. Металдарды тікелей ультрадыбыстық өңдеу екі операциядан тұрады:

• Дайындаманың жоспарланған бетіне абразивтік бөлшектердің әсер ету арқылы енуі, нәтижесінде микрожарықтар желісі пайда болады және өнімнің микробөлшектері тесіледі.
• Өңдеу аймағында абразивті материалдың айналымы - пайдаланылған дәндер жаңа бөлшектердің ағынымен ауыстырылады.

Бүкіл процестің тиімділігінің маңызды шарты циклдің соңына дейін екі процедурада да жоғары қарқынды сақтау болып табылады. Әйтпесе, өңдеу параметрлері өзгереді және абразивтік бағыттың дәлдігі төмендейді.

Процесс сипаттамалары

Нақты тапсырма үшін оңтайлы өңдеу параметрлері алдын ала орнатылған. Механикалық әсердің конфигурациясы да, дайындама материалының қасиеттері де ескеріледі. Ультрадыбыстық емдеудің орташа сипаттамаларын келесідей көрсетуге болады:

• Ток генераторының жиілік диапазоны 16-30 кГц.
• Пансонның немесе оның жұмыс құралының тербеліс амплитудасы - операцияның басындағы төменгі спектр 2-ден 10 микронға дейін, ал жоғарғы деңгей 60 микронға жетуі мүмкін.
• Абразивті суспензияның қанықтылығы - 20-дан 100 мыңға дейін.1 см текшедегі дәндер.
• Абразивті элементтердің диаметрі - 50-ден 200 микронға дейін.

Бұл параметрлерді өзгерту жеке жоғары дәлдіктегі сызықтық өңдеуге ғана емес, сонымен қатар күрделі ойықтар мен кесінділердің дәл қалыптасуына мүмкіндік береді. Күрделі геометриялармен жұмыс істеу көптеген жолдармен жұқа қондырмасы бар әртүрлі модельдердегі абразивтік композицияға әсер етуі мүмкін соққылардың сипаттамаларын жетілдірудің арқасында мүмкін болды.

RCD көмегімен қоқыстарды тазалау

Бұл операция абразивті ағынға 1 микроннан ультра ұсақ бөлшектер енгізілген кезде акустикалық өрістің кавитациялық және эрозиялық белсенділігін арттыруға негізделген. Бұл өлшем соққы дыбыс толқынының әсер ету радиусымен салыстырылады, бұл бұрандалардың әлсіз жерлерін жоюға мүмкіндік береді. Жұмыс процесі глицерин қоспасы бар арнайы сұйық ортада ұйымдастырылады. Ыдыс ретінде арнайы құрал – фитомиксер де қолданылады, оның стақанында өлшенген абразивтер мен жұмыс бөлігі бар. Жұмыс ортасына акустикалық толқын түскен бойда дайындама бетіне әсер ететін абразивті бөлшектердің кездейсоқ қозғалысы басталады. Су мен глицерин қоспасындағы кремний карбиді мен электрокорундтың майда түйіршіктері өлшемі 0,1 мм-ге дейін тиімді қылшықтарды тазартуды қамтамасыз етеді. Яғни, ультрадыбыстық өңдеу дәстүрлі механикалық ұнтақтаудан кейін де қалуы мүмкін микро ақауларды дәл және жоғары дәлдікпен жоюды қамтамасыз етеді. Егер біз үлкен бұдырлар туралы айтатын болсақ, онда контейнерге химиялық элементтерді қосу арқылы процестің қарқындылығын арттыру мағынасы бар.көк витриол сияқты.

Бөлшектерді RCD көмегімен тазалау

Жұмыс істейтін металл дайындамалардың беттерінде әр түрлі жабындар мен қоспалар болуы мүмкін, олар қандай да бір себептермен дәстүрлі абразивті тазалау арқылы кетіруге рұқсат етілмейді. Бұл жағдайда сұйық ортада кавитациялық ультрадыбыстық өңдеу технологиясы да қолданылады, бірақ алдыңғы әдістен бірқатар айырмашылықтары бар:

• Жиілік диапазоны 18-35 кГц аралығында өзгереді.
• Сұйық орта ретінде фреон және этил спирті сияқты органикалық еріткіштер қолданылады.
• Тұрақты кавитация процесін сақтау және дайындаманы сенімді бекіту үшін фитомиксердің резонанстық жұмыс режимін орнату қажет, оның сұйық бағанасы ультрадыбыстық толқын ұзындығының жартысына сәйкес келеді.

Ультрадыбыстық көмегімен алмазды бұрғылау

Әдіс ультрадыбыстық тербелістермен қозғалатын айналмалы алмас құралын пайдалануды қамтиды. Өңдеу процесіне арналған энергия шығындары 2000 Дж/мм3 жетеді, механикалық әсер етудің дәстүрлі әдістерімен қажетті ресурстар көлемінен асып түседі. Бұл қуат диаметрі 25 мм-ге дейін 0,5 мм/мин жылдамдықпен бұрғылауға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, бұрғылау арқылы материалдарды ультрадыбыстық өңдеу 5 л/мин дейін үлкен көлемде салқындатқышты пайдалануды талап етеді. Сұйықтық ағындары сонымен қатар құрал мен дайындама беттеріндегі ұсақ ұнтақты жуып тастайды,абразивтің бұзылуы кезінде пайда болады.

RCD өнімділігін бақылау

Технологиялық процесс әрекет ететін тербелістердің параметрлерін бақылайтын оператордың бақылауында. Атап айтқанда, бұл тербелістердің амплитудасына, дыбыс жылдамдығына, сондай-ақ ток берудің қарқындылығына қатысты. Бұл деректердің көмегімен жұмыс ортасын және абразивті материалдың дайындамаға әсерін бақылау қамтамасыз етіледі. Бұл ерекшелік аспаптарды ультрадыбыстық өңдеуде, бір технологиялық процесте жабдық жұмысының бірнеше режимдерін қолдануға болатын кезде өте маңызды. Басқарудың ең прогрессивті әдістері өнімнің параметрлерін жазатын сенсорлардың көрсеткіштеріне негізделген өңдеу параметрлерін өзгертудің автоматты құралдарының қатысуын қамтиды.

Ультрадыбыстық технологияның артықшылықтары

RCD технологиясын пайдалану оны жүзеге асырудың нақты әдісіне байланысты әртүрлі дәрежеде көрінетін бірқатар артықшылықтарды қамтамасыз етеді:

• Өңдеу процесінің өнімділігі бірнеше есе артады.
• Ультрадыбыстық құралдың тозуы кәдімгі өңдеу әдістерімен салыстырғанда 8-10 есеге азаяды.
• Бұрғылау кезінде өңдеу параметрлері тереңдік пен диаметрде артады.
• Механикалық әрекеттің дәлдігін арттырады.

Технологияның кемшіліктері

Бұл әдісті кеңінен қолдануға әлі де бірқатар кемшіліктер кедергі келтіруде. Олар негізінен ұйымның технологиялық күрделілігіне байланысты.процесс. Сонымен қатар, бөлшектерді ультрадыбыстық өңдеу қосымша операцияларды талап етеді, оның ішінде абразивті материалды жұмыс аймағына жеткізу және суды салқындату үшін жабдықты қосу. Бұл факторлар жұмыстың құнын да арттыруы мүмкін. Өндірістік процестерге қызмет көрсету кезінде энергия шығындары да өседі. Қосымша ресурстар тек негізгі блоктардың жұмысын қамтамасыз ету үшін ғана емес, сонымен қатар электр сигналдарын тарататын қорғаныс жүйелері мен ток коллекторларының жұмысы үшін қажет.

Қорытынды

Ультрадыбыстық абразивті технологияны металл өңдеу процестеріне енгізу дәстүрлі кесу, бұрғылау, жону және т.б. әдістерін қолданудағы шектеулерге байланысты болды. Кәдімгі токарлық станоктан айырмашылығы, ультрадыбыстық металл өңдеу қаттылығы жоғары материалдармен тиімді күресуге қабілетті.. Бұл технологияны қолдану шынықтырылған болаттан, титан-карбидті қорытпаларда, вольфрам бар бұйымдарда және т.б. өңдеу операцияларын орындауға мүмкіндік берді. Бұл ретте механикалық әсер етудің жоғары дәлдігі жұмыс орнында орналасқан құрылымға ең аз зақымданумен кепілдік береді. аумақ. Бірақ, плазмалық кесу, лазерлік және су ағынымен өңдеу сияқты басқа инновациялық технологиялар сияқты, металды өңдеудің мұндай әдістерін пайдалану кезінде әлі де экономикалық және ұйымдастырушылық мәселелер бар.