1.3. Магнитно-абразивная обработка

Шлифовка и полировка деталей считается трудной и дорогостоящей работой. На финишную обработку поверхности приходиться примерно 60 % стоимости продукции. На смену традиционным барабанам и виброустанов­кам приходят более производительные методики.

Современный этап развития технологии финишной обработки характеризуется поиском путей совершенствования параметров технологического ос­нащения с целью повышения к.п.д. процесса обработки, снижения энергоем­кости, универсализации и специализации.

Одним из перспективных методов финишной обработки деталей является метод магнитно-абразивного полирования (МАП). Сущность метода заключается в том, что обрабатываемой детали или наполнителю с магнит­ными и абразивными свойствами, помещенными в магнитное поле, сооб­щают принудительное движение относительно друг друга. Магнитно-абра­зивный наполнитель создает режущий инструмент, плотность которого можно варьировать, изменяя напряженность магнитного поля. Силами маг­нитного поля зерна наполнителя прижимаются к поверхности детали, оказы­вая давление на деталь в каждой точке ее поверхности, что приводит к съему металла и сглаживанию микронеровностей. Обработка производится при наличии жидкого наполнителя (СОТС), который в данном процессе выступает как носитель поверхностно-активных веществ, а не как средство охлаждения детали.

В качестве режущего инструмента при магнитно-абразивной обработке невозможно использование традиционных абразивных материалов, так как они должны обладать не только абразивными, но и высокими магнитными свойствами.

Основным свойством магнитно-абразивных порошков является проч­ность соединения ферромагнитной и абразивной составляющих. Последнее существенно влияет на стойкость зерен порошка при воздействии термиче­ских и механических нагрузок. Важное значение имеет также микротвер­дость, форма частиц, технологичность в изготовлении и стоимость магнитноабразивного порошка. Таким образом, в качестве режущих элементов при МАО используются порошки ферросплавов, железа, керметов и других веществ, которые подбираются в зависимости от материала обрабатываемых изделий, состояния его поверхности и исходной шероховатости.

Магнитно-абразивным полированием можно обрабатывать детали любой геометрической формы и габаритных размеров из магнитных и немагнитных материалов.

Устройство для магнитно-абразивного полирования представлено на рис. 1.6. Устройство состоит из неподвижной рабочей камеры (изготов­лена из немагнитного материала) и диска вращающегося на оси двигателя с закрепленными на нем постоянными магнитами .

Рис. 1.6. Схема магнитно-абразивной обработки деталей сложной формы из немагнитных материалов:

1 – вращающийся диск; 2 – индуктор на посто­янных магнитах; 3 – обрабатываемые детали;

4 – наполнитель

Индуктор выполнен из стали марки КС37 (ГОСТ 21559). При одинако­вых размерах lм×hм×bм=5×20×20 мм магниты SmCo5 обеспечивают при полировании заготовок в 2 раза более высокое давление порошка на обрабатываемую поверхность, чем ферриты бария, и в 5 раз более высокое давление – при полировании немагнитных заготовок. Магнитная система индуктора со­стоит из магнитных ячеек, каждая из которых включает магнит и два сталь­ных магнитопровода, размещенные у полюсных боковых поверхностей маг­нита.

Магнитная система индуктора с постоянными магнитами представляет собой блок, составленный из магнитных ячеек. Каждый блок состоит из поочередно расположенных магнитов 1 и стальных магнитопроводов 2, причем магниты установлены так, что их одинаковые полюсы в каждых двух сосед­них ячейках обращены друг к другу (рис 1.7). Каждый стальной магнитопро­вод при этом пропускает через себя поток, созданный двумя соседними маг­нитами. Верхние плоскости магнитопроводов с чередующейся полярностью являются магнитными полюсами на рабочей поверхности индуктора, обра­щенной к заготовке.

При полировании немагнитной заготовки картина силовых линий поля в рабочем зазоре δ имеет вид, изображенный на рис. 1.7. а. Прохождение основ­ного магнитного потока Фо и потоков рассеивания Фр показаны на рис. 1.6. б. Основной магнитный поток проходит от одного полюса индуктора к другому преимущественно вдоль рабочего зазора над магнитом, концентрируясь у боковых кромок стальных магнитопроводов. Из-за этого расположение магнитно-абразивного порошка в рабочем зазоре оказывается иным, чем при по­лировании ферромагнитных заготовок: порошок концентрируется над магнитами а не над полюсами индуктора. При использовании магнитов из SmCo5 в рабочем зазоре δ = 0,8÷1,0 мм удается создать индукцию В = 0,8÷1,0 Тл.

а

б

Рис. 1.7. Картины поля (а) и прохождение магнитных потоков (б) при полировании немагнитных заготовок индуктором на постоянных магнитах [1,5]]:

1 – магниты; 2 – стальные магнитопроводы

Вращение магнитных индукторов позволяет реализовывать обработку в «бегущем» магнитном поле комбинируя ее с центробежным уплотнением абразивной среды. Объем загрузки рабочей среды и деталей (образцов) составляет 80% объема рабочей камеры.

Достоинством применяемого для полирования оборудования является простота конструкции и удобство эксплуатации.

Представленный способ является перспективным для более широкого внедрения в производство агроинженерного сервиса. Развитие этого направления позволит повысить энергоэффективность и улучшть качество готовых изделий.