12.4. Схема ультразвуковой размерной обработки прошиванием (долблением):

а) принципиальная схема ультразвуковой установки; б) схема съема материала при ультразвуковом прошивании; в) схема копирования профиля инструмента в заготовке:

1 – генератор тока повышенной частоты; 2 – корпус магнитосриктера с охлаждающей водой; 3 – магнитостриктор (пакет с обмоткой); 4 - зазор, заполненный суспензией абразива;

5 – ванна; 6 – обрабатываемая заготовка; 7 – инструмент; 8 – концентратор-волновод

(трансформатор амплитуды); 9 – частички абразивных зерен

Абразивная суспензия подается в зону обработки свободно, под давлением или отса­сывается из зоны обработки через отверстия в инструменте или обрабатываемой заготовке. Мас­совая концентрация абразива выбирается в пределах 30–40 % при свободной подаче аб­разивной суспензии и 20–25 % при подаче ее под давлением и отсосе. В качестве абразива применяют карбиды бора, кремния и алмазные порошки зернисто­стью 3–10 по ГОСТ 3647-80.

Механиче­ские колебания инструмента с ультразвуковой частотой получают путем преобразования электрических колебаний в специальном элек­тромеханическом преобразователе (рис. 12.4а). Преобразо­ватель состоит либо из набора пластин магнитострикционного материала (никеля, пермендюра), обладающего способностью изменять свои линейные размеры в переменном маг­нитном поле, либо из пьезокерамических пла­стин, изменяющих свои линейные размеры в переменном электрическом поле. Для питания преобразователей ультра­звуковых станков используют высокочастотные генераторы мощностью 0,05–2,5 кВт, рабо­тающие с частотой 22 или 44 кГц.

Инструменты для ультразвуковой обработки изготавливают из углероди­стых сталей 45, 40Х, У8А, У10А, 65Г и др.

Ультразвуковая обработка применяется для формообразования деталей из твердых и хруп­ких материалов: стекла, керамики, германия, кремния, феррита, рубина, твердого сплава, алмаза и др.

При обработке твердых сплавов ультразвуковая обработка может быть совмещена с электрохимическим анодным растворением.

Ультразвуковая обработка обеспечивает объемную скорость съема при обработке стекла до 100 м³/с и твердого сплава до 10 м³/с, при этом обеспечивается шероховатость обработанной по­верхности Ra = 0,32–0,16 мкм. Относительный износ инструмента ко­леблется от 0,5–1 % (при обработке стекла, мрамора, кремния) до 40–60 % (при обработ­ке твердых сплавов).

Ультразвуковую обработку обычно применяют для изготовления высадочных и чеканочных неразъемных твердосплавных штампов, выре­зания заготовок из германия, кремния, кера­мики, кварца для полупроводниковых и дру­гих приборов, получения из оптического стек­ла заготовок сложных фасонных линз, клейме­ния, нанесения надписей и рисунков, обра­ботки алмазных и твердосплавных волокон, фильер и др.

12.5. Лучевая обработка

Лучевая обработка ос­нована на съеме материала при воздействии на него концентрированных лучей с высокой плотностью энергии путем пре­образования лучевой энергии в тепловую непосредственно в зоне обработки. Способы лучевой обработки требуют применения специальных устройств, обес­печивающих подвод лучевой энергии к зоне об­работки. Они применяются для обработ­ки заготовок, как из электропроводных, так и из неэлектропроводных ма­териалов.