Ультразвуковая размерная обработка, шлифовка и полировка

Ультразвуковые колебания, подведенные особым образом к твёрдому материалу, позволяют производительно обрабатывать его, не подвергая термическому напряжению или химическому воздействию. Таким методом могут быть получены отверстия, углубления, пазы сложных форм, а также обработаны материалы не поддающиеся другим способам обработки (или для которых другие способы малотехнологичны и дороги).

Содержание

Суть метода

Продольные механические колебания ультразвуковой частоты подаются на инструмент, закреплённый на пьезокерамическом преобразователе. В зазор между обрабатываемой деталью и вибрирующим инструментом подается абразив в виде суспензии. Инструмент прижимается к детали, и зёрна абразива начинают снимать с её поверхности мельчайшие частицы. Постепенно поверхность в месте контакта принимает форму, заданную инструментом, а неровности при этом сглаживаются.

В процессе обработки абразив изнашивается, его суспензия загрязняется частицами материала детали, поэтому в зону обработки периодически следует добавлять жидкость, несущую новые зёрна абразива и уносящую загрязнения.

Ультразвуковую обработку характеризуют большая производительность, чистота получаемой поверхности и точность обработки. При проектировании технологического процесса в каждом конкретном случае нужно учитывать твёрдость обрабатываемого материала и размер зёрен абразива[1].

Шлифовка и полировка оптических материалов

Под шлифованием и полированием оптических материалов обычно понимают операции их абразивной обработки, предназначенные для окончательного формирования поверхности детали и обеспечения точности этих поверхностей. При шлифовании обычно получают окончательные размеры детали. Полирование же является завершающей стадией при изготовлении оптических изделий.

Качество получаемых поверхностей (при прочих одинаковых условиях) зависит от прочности обрабатываемого материала, крупности применяемых абразивных порошков, длительности обработки.

Прочность и твёрдость обрабатываемых оптических материалов означает, помимо прочего, большую трудоёмкость и длительность их обработки, а также вероятность получения грубых царапин на поверхности. Так, например, лейкосапфир (Аl2О3) по твердости (9 по шкале Мооса) уступает только алмазу, однако он сегодня широко применяется для производства высококачественной оптики, деталей точной механики, костных протезов и других ответственных деталей с высокими требованиями к качеству поверхности.

В 2012 году мы провели испытания способа ультразвуковой шлифовки совместно с производственной компанией «Электростекло» — крупным российским производителем оптических изделий, материалов и кристаллов. В ходе работ получены результаты, позволяющие судить об эффективности ультразвуковой обработки:

  • практически на всех переходах шлифовки применение ультразвука приводило к 2—3 кратному сокращению времени, необходимого для съёма расчётной толщины заготовки;
  • отмечалось уменьшение количества случайных царапин на поверхности заготовок;
  • при работе с алмазным микропорошком отсутствовали царапины, образующиеся, как правило, от комкования микрочастиц.

Шлифовка волок

Этот раздел ещё не написан.

Создание отверстий в твёрдых деталях

Этот раздел нуждается в доработке.

При необходимости изготовления отверстий в твёрдых и хрупких материалах (например, в стекле, кристаллах или керамике) ультразвуковая обработка может быть единственным способом, позволяющим достичь необходимой точности размеров и чистоты поверхности. В отличие от механического сверления и развертывания способ позволяет избежать произвольного разрушения кромок отверстия и выкалывания кусков материала.

Примечания

  1. ^ Физика и техника мощного ультразвука (Том III). Физические основы ультразвуковой технологии. Под ред. Л. Д. Розенберга. Наука, М., 1970.

Эта страница нуждается в доработке.