УЗ обработка твердых и хрупких материалов

Ультразвуковая обработка твердых и хрупких материалов заключается в скалывании мельчайших частиц (микросколов) обрабатываемого материала вследствие ударов зерен абразива либо непосредственно торца, колеблющегося с ультразвуковой частотой инструмента по поверхности изделия.

Ультразвуковая абразивная размерная обработка твердых и хрупких материалов применяется для резки по прямой линии или по контуру, для получения сквозных и глухих отверстий с сечением любой заданной конфигурации, для получения объемных изображений, для гравировки.

Ультразвуковая размерная обработка твердых и хрупких материалов


не вызывает изменений структуры и свойств поверхностного слоя обрабатываемого изделия, характерных для других видов обработки, например, шлифования, электроэрозионной обработки и других;

позволяет производить объемную выборку материала сложной конфигурации и высокой степени чистоты поверхности, что не возможно получить другими способами;

дает возможность гибкого управления процессом;

позволяет отказаться от дорогих режущих, например, алмазных, инструментов, что снижает себестоимость продукции;

реализуется на достаточно простых, как правило, автоматизированных машинах, не требующих для обслуживания высококвалифицированного персонала.

Наиболее эффективна ультразвуковая абразивная размерная обработка при обработке стекла, керамики, ферритов, германия, кремния, цветных поделочных камней. Значительно хуже обрабатываются твердые сплавы и закалённые стали. Производительность обработки снижается с увеличением вязкости и твердости обрабатываемого материала.

Схема ультразвуковой размерной обработки
Схема ультразвуковой размерной обработки приведена на рисунке. Обрабатываемая деталь (1) устанавливается на технологическом столе (2) напротив торца инструмента (3), закрепленного на концентраторе (4) колебательной системы. В технологическую зону (5) между инструментом и обрабатываемой поверхностью детали подается абразивная суспензия (6) из свободных абразивных зерен, взвешенных в жидкости. Инструмент поджимают к детали с усилием Робр и вводят в него ультразвуковые колебания с амплитудой A. Инструмент ударяет по зернам абразива, которые в свою очередь наносят удары по обрабатываемой поверхности. Механическое направленное разрушение обрабатываемого материала происходит под воздействием ударов абразивных зерен в осевом направлении, находящихся между поверхностями материала заготовки и инструмента, прижатыми с определённым усилием. Большое количество одновременно ударяющих абразивных зёрен и высокая частота повторяющихся ударов позволяют более прочным и твёрдым зёрнам абразива производить направленное разрушение - скалывание, менее прочного и более хрупкого материала заготовки. С течением времени на изделии остаётся отпечаток, зеркально повторяющий изображение торца инструмента.

Рис. 1. Схема ультразвуковой размерной обработки.

1 - обрабатываемая деталь, 2 - технологический стол, 3 - торец инструмента, 4 - концентратор, 5 - технологическая зона, 6 - абразивная суспензия.

Ультразвуковое гравирование (гравировка) - разновидность ультразвуковой размерной обработки. При гравировке (гравировании) используют не профилированный инструмент, заготовку или инструмент перемещают относительно друг друга в горизонтальной плоскости. В машинах ультразвуковой гравировки для повышения качества и производительности процесса иногда используют копировально-пантографную систему.

Ультразвуковые станки для обработки твердых и хрупких материалов нашли широкое применение для получения сквозных и глухих отверстий с различной конфигурацией сечения, для получения объемных изображений, для гравировки (гравирования) или нанесения надписей, меток, цифр, клейм.

Эти станки используются в технологиях изготовления электронных приборов для изготовления керамических подложек, деталей; в ювелирной промышленности для изготовления бус, брошей, фигурных частей сложных украшений; для изготовления изделий сложной формы из стекла, хрусталя, зеркал и многого другого.

ВНИИТВЧ разрабатывает технологии и выпускает ультразвуковое оборудование для обработки твердых и хрупких материалов широкого назначения.
ВНИИТВЧ производит следующие типы типы ультразвуковых станков для обработки твердых и хрупких материалов:
• Оборудование с пьезокерамическими преобразователями
• Оборудование с магнитострикционными преобразователями