ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCE) УДК 621.9.048.6
Павлов Т.П.
магистрант кафедры технологии машиностроения Воронежский государственный технический университет
(Россия, г. Воронеж)
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКЕ (УЗО)
Аннотация: в данной статье рассматривается технология контроля при ультразвуковом формообразовании, обеспечивающая достижение высокого и стабильного качества обрабатываемых элементов изделия.
Ключевые слова: ультразвуковая обработка, контроль, УЗО.
В отличие от других методов технологические параметры ультразвукового формообразования зависят от состава жидкости, хрупкости материала заготовки и свойств абразивной среды [2]. Возможные параметры оптимизации УЗО приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Оптимизация параметров, определяющих обрабатываемость материала
Параметр Оценка и оптимизация параметра Метод контроля
Хрупкость материала заготовки Критерий хрупкости материала заготовки (отношение сопротивления сдвига tx>2- обрабатываемость УЗО высокая (например, стекло) 1<*<2 - обрабатываемость средняя (например, твердый сплав) tx<1- материал не пригоден для УЗО
к сопротивлению на отрыв)
Абразивные материалы Марка (например, карбид бора) Зернистость Концентрация и суспензии По документации Измерениями под микроскопом Измерением массы абразива в жидкости
Жидкая среда Вода и ингибитор коррозии Вода и химические добавки (например, 15% раствор сернокислой меди) По документации, химанализом Химанализом
Жесткость крепления заготовки Податливость системы Механические испытания
Материал инструмента Для стекла: - твердый сплав; для твердого сплава- закаленная инструментальная сталь Документация и сертификаты материалов
Контроль режимов для УЗО обычно одинаков для всех технологических применений, однако величина параметров в каждом случае имеет свои значения [1]. Сведения по этому вопросу приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Контроль параметров при УЗО
Параметр Оптимальная и рабочая величина параметра Методы и средства контроля
При формообразова нии При интенсификации процесса механической обработки
Частота, кГц 22;24 18;22 По резонансной частоте поднастройкой (автоматической или ручной)
Амплитуда, мкм 10-30 (чистовая обработка) 18-50 (черновая) 10-20 По максимальной амплитуде, формируемой концентратором: индукционными, пьезокерамическими или другими датчиками
Давление прижима,М Па 0,1-1,2 1-3 (обработка абразивным инструментом) 3-5 (обработка металлическим инструментом) Расчетным путем по результатам измерения силы и площади контакта
Сила подачи,Н 20-200 Датчики и динамометры
Шероховатость поверхности при УЗО зависит от физико-механических свойств материала заготовки, амплитуды колебаний инструмента, размеров зерен абразива, шероховатости поверхности инструмента и типа жидкости, несущей абразивные зёрна [3].
Максимальное влияние на шероховатость оказывает величина зерна абразивного материала.
Чем выше амплитуда колебаний инструмента при УЗО, тем больше шероховатость поверхность образуется в процессе обработки.
127
Если рабочей среды несущей абразив, применить машинное масло, то шероховатость образованной поверхности уменьшается, но скорость обработки снизится в несколько и условия подвода и циркуляции абразивных зёрен станут хуже.
Микронеровность обрабатываемой поверхности зависит и от микронеровностей рабочих поверхностей инструмента — микронеровности инструмента будут отражены на поверхности заготовки в процессе ультразвуковой обработки.
При чистовой обработке ультразвуком высота шероховатости рабочих поверхностей инструмента должна быть меньше требуемой высоты микронеровностей заготовки не менее чем в два раза.
Помимо микронеровности качество обработанной ультразвуком поверхности детали характеризуется ее структурным состоянием. При УЗО закаленных сталей и твердых сплавов происходит значительное упрочнение поверхностного слоя заготовки, в результате чего появляются сжимающие остаточные напряжения снижающие качество поверхности обрабатываемой детали.
При ультразвуковой обработке микропорошками при амплитудах колебаний от 15 до 20мкм микронеровность поверхности Я составляет от 1,2 до 0,4 мкм, а при доводке микронеровность составляет не более 0,2 мкм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Смоленцев В.П. Управление системами и процессами: учебник для студ. высш. учеб.заведений / В.П. Смоленцев, В.П. Мельников, А.Г. Схиртладзе; под ред. В.П. Мельникова. - М.: Академия, 2010. - 336 с.
Машиностроение: энциклопедия: в 40 т. М.: Макшиностроение, 2000. Т. Ш-3/ 840 с/
Наукоемкие технологии в машиностроении/под ред. А.Г. Суслова - М.: Машиностроение, 2012. -528 с.
Pavlov T.P.
Master's student of the Department of Mechanical Engineering Technology Voronezh State Technical University (Voronezh, Russia)
ENSURING THE QUALITY OF THE PROCESS DURING ULTRASONIC PROCESSING
Abstract: this article discusses the technology of control during ultrasonic shaping, which ensures the achievement of high and stable quality of the processed elements of the product.
Keywords: ultrasonic treatment, control.