Вся электронная библиотека >>>

 Разрезка материалов >>

 

 

Разрезка материалов


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Глава VIII Ультразвуковой метод разрезки материалов

Станки

 

 

Для разрезки и образования узких пазов и щелей, а также для размерной обработки при использовании ручной микрометрической подачи с высокой точностью (0,01 мм) применяют ультразвуковые станки ЛЭ-400 и Л9-400 настольного типа. На станке можно разревать на мелкие части различные плоские заготовки при плоскости реза, параллельной режущей кромке инструмента. Разрезку на нужное число заготовок осуществляют, перемещая одну из кареток стола на требуемый шаг. При разрезке заготовки по несколько штук приклеивают к стеклянной пластине толщиной 3—5 мм. Для обработки заготовок сложной конфигурации применяют текстолитовые или латунные шаблоны. Разрезку можно осуществлять с помощью группового инструмента. Для циркуляционной подачи суспензии применяют насос ПА-22; наибольшая глубина обработки 10 мм, высота подъема стола 20 мм. Диаметр обрабатываемых заготовок 0,2— 12 мм. Мощность электродвигателя 100, 200 Вт, LxB= = 420x490 мм; масса 14 кг. Координатный стол станка имеет продольную и поперечную подачи по 35 мм. На столе имеется нониус с ценой деления 0,02 мм. Верхний стол диаметром 75 мм имеет круговое в ращение.

Станок 4770 обеспечивает точность обработки 0,02 мм; размеры стола 125x165 мм; производительность при обработке натриевого стекла 300 мм3/мин, а при обработке твердого сплава 8 мм3/мин. Наибольшая глубина обработки при рабочем перемещении головки 15 мм; наибольшая площадь обрабатываемой поверхности 80 мм2 при размерах 40x40 мм. Координатные перемещения стола: продольное 100 мм, поперечное 80 мм, габаритные размеры станка 550 x 380 x 500 мм, масса Ю0 кг. Мощность генератора 0,25—0,4 кВт. Станок применяют для вырезки из пластин германия и кремния кристаллов для полупроводниковых приборов. Срок службы до капитального ремонта 8 лет, цена 2840 р.

Станок 4771 используют для вырезки из оптического стекла заготовок линз, а также из пластин германия и кремния кристаллов для полупроводниковых приборов. Диаметр рабочей поверхности стола составляет 250 мм; наибольшая глубина обработки при рабочем перемещении головки 60 мм, а при рабочем и установочном перемещении головки 150 мм. Наибольшая площадь обрабатываемой поверхности составляет 1800 мм2; размеры обрабатываемого профиля 40x40 мм. Точность обработки на станке 0,01 мм; координатные перемещения стола: продольное 120 мм, поперечное 100 мм; частота вращения ультразвуковой головки 400 об/мин и стола 13 об/мин; наибольшая производительность при обработке натриевого стекла 1300 мм3/мин и при обработке твердого сплава 20 мм8/мин. Резонансная частота колебаний системы 18 кГц. Наибольшая потребляемая мощность 1,5 кВт; габаритные размеры станка 1200x700x1875 мм, масса станка 350 кг.

Мощность генератора станка 4772 1,5 кВт; наибольшая глубина обработки 40 мм; перемещение головки 50 мм; продольное перемещение стола 100 мм, а поперечное и вертикальное 150 мм, частота колебаний 20—22 кГц. Станок обрабатывает большие площади заготовок (до 1500 мм2); производительность при обработке стекла 1200 ммя/мин при использовании в суспензии карбида

бора зернистостью 10; производительность при обработке твердого сплава 20— 25 мм3/мин; размеры стола станка 250x350 мм; габаритные размеры станка 560x875 X 1850 мм; масса 700 кг. Модернизированный станок 4772А имеет генератор УЗМ-1,5 мощностью 1,5 кВт, круглый стол диаметром 300 мм, который в процессе обработки вращается с частотой 2 об/мин. Оптическая система ОМ-1 позволяет осуществлять координатные перемещения стола с точностью до 5мкм. Оптимальная площадь обработки 800 мм2 при предельной глубине 40 мм. Производительность при обработке стекла 4000—5000мм8/мин, а твердого сплава 50 мм3/мин.

Продольное и поперечное перемещения стола 150 мм, круговое 360°, вертикальное перемещение консоли 200 мм; частота колебаний 22 кГц; габаритные размеры станка 1375x975x1765 мм; масса 1500 кг.

Наиболее производительным и мощным ультразвуковым станком является станок 4773А. Как и все рассмотренные ранее станки, это станок конструкции ЭНИМСа. Площадь обработки станка 2000 мм2. Наибольшая глубина обработки 50 мм; максимальная производительность при обработке 9000 мм3/мин,а твердого сплава 175 мм8/мин; размеры стола 400x500 мм [126]; наибольшее продольное перемещение стола 350 мм при поперечном перемещении 280 мм; мощность генератора 4 кВт, частота колебаний вибратора 18 кГц. Станок может обрабатывать крупным и мелким абразивом в одной и той же ванне; количество суспензии в баке составляет 6 л; стол станка передвигается по нониусу с ценой деления 0,02 мм; кроме того, он имеет оптическую головку, позволяющую осуществлять передвижение с точностью 10 мкм. Вертикальное перемещение головки контролируется по линейке и индикатору типа И453 с ценой деления 0,02 мм. В зависимости от глубины обработки устанавливается величина осцилляции. Габаритные размеры станка 1500 X X 1300X2000 мм, масса 2000 кг.

Станок 4Б772 используют для совмещенной ультразвуковой и электромеханической обработки, что повысило производительность в 5—8 раз; шероховатость обработанной поверхности 7—9-го класса чистоты. Станок имеет источник электрохимического питания, насос для нагнетания суспензии и вращающийся стол размером 250x400 мм. Обработка производится в среде электролита NaCl или NaN03. На станке вырезают заготовки, прорезают пазы любой формы. Совмещенный ультразвуковой и электрохимический способ применяют для черновой обработки, а ультразвуковой — при чистовой обработке. Техническая характеристика станка 4Б772: диаметр поверхности стола 320 мм; продольный и поперечный ход стола 150 мм, цена делений лимбов 0,02 мм, у микроскопа 0,01 мм; оптимальная площадь обрабатываемой поверхности 800 мм2; наибольшая производительность станка 4000 мм8/мин при обработке с использованием карбида бора зернистостью 10 и подачи абразивной суспензии под давлением и 1200 мм3/мин при подаче поливом (глубина обработки до 5 мм); при обработке твердого сплава в тех же условиях, при совмещенном способе обработки производительность 300 мм3/мин, при ультразвуковом способе с прокачкой 50 мм3/мин, при ультразвуковом способе с поливом 15 мм3/мин.

Мощность на выходе 1,6 кВт; напряжение 380 В; частота тока 50 пер./с; общая потребляемая мощность 5,8 кВт; габаритные размеры 1360x1060 x 2080 мм; масса станка 1380 кг; цена генератора 12 880 р.

На работу ультразвуковых станков влияет способ подачи суспензии. При установившейся схеме работы суспензия абразива подается путем естественного перемещения частиц. Частицы абразива движутся с минимальной скоростью. Абразивные зерна при работе ультразвукового станка беспрерывно дробятся, отчего производительность снижается. Для повышения производительности процесса создают принудительную смену абразивного зерна. Головка и схема регулирования подачи, принятая в станке 4772, показаны на  130, а. Точность координатных перемещений стола на 100 мм его хода составляет 0,02 мм [91 ]. В ряде схем при помощи сжатого воздуха суспензия абразива из бака 1 через канал в инструменте 2 поступает в зону обработки 3 и резервуар 4. Давление в баке, равное 3—4 кгс/см2, вызывает увеличение скорости движения суспензии. При той же мощности ультразвукового станка увеличивается сила прижима, скорость обработки возрастает в 3—4

Ультразвуковые станки зарубежных фирм уступают по производительности отечественным станкам; например, производительность станка «Dixtron» (США) при той же массе, что и станок 4772, и несколько больших габаритных размерах при обработке стекла составляет 175мм3/мин, а производительность станка фирмы «Reitien» (США) при мощности 0,7 кВт'— 350 мм3/мин [72].

Обработка крупногабаритных фарфоровых изоляторов осуществляется с помощью ультразвука. В фарфоровом изоляторе вырезают столбики. Ультразвуковая обработка фарфора не вызывает в нем ни напряжений, ни местного нагрева. В качестве инструмента используют трубчатый вибратор в виде никелевой трубки с наружным диаметром 15 мм, внутренним диаметром 12 мм и длиной 160 мм. Конец трубки длиной 50 мм конический. При обработке фарфора оптимальная частота колебаний вибратора составляет 18—20 кГц. Никелевая трубка закреплена четырьмя симметрично расположенными винтами в механизме колебаний. Внутри возбуждающей катушки, намотанной на текстолитовый каркас, трубка свободно колеблется в направлении продольной оси. Для охлаждения внутри никелевой трубки распыляется вода. Часть трубки, вырезающая столбики, работает в воде, которая нагревается до 30—50° С. Одной трубкой вырезают 50—75 столбиков высотой 7— 8 мм в фарфоровом изоляторе. Форма трубки соответствует форме столбика. На вырезку столбика в фарфоровом изоляторе расходуется 4—5 мин при скорости 1— 2 мм/мин; смена трубки занимает 1—2 мин. Один рабочий одновременно работает на нескольких станках

Приспособление для разрезки алмазов. Приспособление имеет корпус 1 с укрепленными на нем вибраторами 2—4. Вибраторы установлены на шариковых направляющих 5 и под действием груза 6 могут перемещаться в горизонтальном направлении. Меняя нагрузку, можно изменить контакт между диском 7 и разрезаемым алмазом 8. Обе части 3 и 4 вибраторов соединены с помощью гайки 9. Червяк 10 и червячное колесо 11 позволяют поворачивать алмаз на нужный для резания угол. Сосуд 12 служит для переливания из ванны 13 абразивной суспензии, состоящей из алмазного порошка и воды. Диск 7 с укрепленной под ним крыльчаткой 14, закреплен в оправе вертикального шпинделя 15. Вертикальное перемещение диска совершается путем подъема или опускания шпинделя на необходимую величину. Шпиндель 15 в нижней части выполнен в виде цангового патрона для крепления диска 7. В вертикальном положении шпиндель может перемешаться; величина перемещения контролируется нониусом с ценой деления 0,1 мм. Для быстрого подъема и опускания шпинделя используют эксцентрик и вилку. Шпиндель вращается от электродвигателя через клиноременную передачу. Диаметр диска равен 40 мм, а толщина его 0,08—0,1 мм. Материалом служит нержавеющая сталь или лента из стали У8; диск закален. Алмаз прикреплен к вибратору зачеканкой с последующей пайкой латунным припоем.

Амплитуда колебаний должна быть наибольшей, но не превышающей 40—50 мкм, так как разрушается место крепления алмаза. Производительность процесса разрезки прямо пропорциональна амплитуде колебаний. Статическая нагрузка при работе вращающимся диском влияет не только на производительность, но и на нагрев, износ и вибрацию диска. Оптимальная сила контакта не должна превышать 500 гс. Износ диска составляет 2000% площади реза алмаза. Замена алмаза в суспензии карбидом бора снижает производительность в среднем в 5 раз. Ширина реза на 50% больше толщины диска. Целесообразно применять алмаз зернистостью А 50/40. После разрезки 20 кар. алмаза алмазный порошок (10 кар.) следует заменить. Время обработки 1 мма площади составляет 1—7 мин. Производительность разрезки повышается в 2,5—3 раза при увеличении алмазного порошка в суспензии до 40%.

Для разрезки алмазов рекомендуется применять станок УЗА-1 [72]. На базе ряда станков успешно работает специализированный станок МЭ-22, используемый главным образом для обработки алмазных волок; при этом производительность повысилась в 5—7 раз.

Подача суспензии под давлением повысила производительность этого метода в 3—4 раза. Большая производительность была получена путем совмещения ультразвуковой обработки с электрохимической. Вместо модернизированного станка 4773А можно применить станок 4Б772. На станке вырезают заготовки линз из оптического стекла, а также кристаллы для полупроводниковых приборов из пластин германия и кремния. Производительность станка в 2—3 раза выше производительности других станков сравнимой мощности. На станке можно обрабатывать заготовки из стекла, керамики, фарфора, кварца, кремния, германия, сапфира, твердых сплавов и постоянных магнитов по заранее заданному циклу с учетом износа инструментов. Вращающийся стол станка с механическим приводом позволяет обрабатывать кольцевые канавки и вырезать заготовки диаметром до 250 мм. Стружколомающая канавка на резце, полученная электроискровым способом.

Ультразвуковая интенсификация электроискровой проволочной резки увеличивает производительность на 200—> 400%. Сквозной паз 16X6 мм в гидравлическом валике из вольфрама диаметром 10 мм выполняют на станке 4772 за 24 мин. Производительность станка 40 мм3/мин. С помощью ультразвука и сборного инструмента, показанного на  134, д, разрезают монокристалл германия на пластины толщиной 0,5—1 мм и диаметром 60 мм. Ультразвуковым методом успешно обрабатывают хрупкие материалы. Цветные металлы обрабатывать ультразвуковым методом не рекомендуется из-за их плохой обрабатываемости. Ультразвуковым методом можно обрабатывать как металлы, так и неэлектропроводные материалы; шероховатость поверхности, обработанной ультразвуковым методом, соответствует 9-му классу чистоты; точность обработки находится в пределах 0,01—0,02 мм. При ультразвуковой обработке отсутствует местный нагрев и дефектный слой. Ультразвуковая вырезка заготовок из стекла позволяет повысить производительность по сравнению с другими способами в 10—20 раз при экономии материала на 50%; например, из стеклянной заготовки квадратного сечения со стороной 33 мм одновременно вырезают 24 диска диаметром 4,5 мм. Электродом- инструментом служат 24 трубки, припаянные к торцу вибратора, через канал которого пропускают суспензию—карбид бора № 3. Разрезка осуществляется на станке УЗС-ЗМ со скоростью съема 220 мм3/мин [55].

Примером высокоэффективного применения ультразвука является вырезка из круглой плоско-вогнутой линзы, наклеенной плоской поверхностью на стекло 12 деталей,. Ранее детали обрабатывал алмазными пилами рабочий 7—8-го разряда за 6 ч. Ультразвуковым методом все 12 деталей изготовляет рабочий 4-го разряда за 1 мин. Производительность возросла в 300 раз. При обработке используют инструмент, выполненный за одно целое с вибратором. Стеклянную деталь, изображенную на  132, в, вырезают из пластинки трубчатым электродом-инструментом за 1,1 мин.

В детали из кварца вырезают окно размером 35x20 мм. Инструментом служат два ножа из стали 50 толщиной 1 мм и шириной, равной стороне прямоугольника. Ножи припаивают к торцу вибратора твердым припоем. Для ускорения процесса применяют кондуктор, накладываемый на деталь. Вырезка осуществляется за четыре прохода, по два каждым ножом, со скоростью 14 мм/мин. Деталь толщиной 6 мм из керамики показана на  132, д. Паз в детали прорезают за 1,2 мин, инструмент изображен на  128, т; материал инструмента — сталь Юкп. Экономический эффект от применения ультразвуковой обработки на заводе составляет 100 тыс. руб. в год при среднем снижении трудоемкости изготовления Деталей в 10 раз

 

 

Ультразвуковое ножовочное приспособление. Абразивная суспензия

Пром-сть выпускает ультразвуковые расходомеры для трубопроводов % - 400... … Ножовочные станки с раздвижными рамками имеют наименьшую длину без ручки 230 и 335 мм.

 

Электрофизические методы обработки

Здесь мы расскажем только об ультразвуковых колебаниях, используемых в станках для обработки хрупких и твердых материалов. Как же устроены и работают такие станки?

 

Разрезка материалов. Методы разрезки: ультразвуковой, электроискровой...

Предисловие. Глава I. Разрезка на ножовочных станках. Ножовочные полотна. Станки. … Алмазное ножовочное полотно. Ультразвуковое ножовочное приспособление.

 

разрезают ножовочными полотнами на ножовочных станках, ленточными...

На некоторых отечественных и зарубежных заводах применяют высокопроизводительные и эффективные ножовочные станки: пневматические, электрические, алмазные, ультразвуковые...

 

УЛЬТРАЗВУК — механические колебания в газах, жидкостях и твердых...

Ультразвуковые колебания могут быть обнаружены в шуме ветра, водопада, морского прибоя. Возникает У. при работе моторов, станков и ракетных двигателей.

 

Обработка природного камня. Штрипсовая распиловка, ультразвуковая...

Камни шлифуются на станках портального, планетарного и других видов. … В камнеобработке ультразвуковые колебания используют: — в целях раскрытия естественной фактуры...

 

Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств...

Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются. … механизмы (электродрели, ручные шлифовальные машины, металлообрабатывающие станки...

 

БУРОВЫЕ РАБОТЫ. Основные способы бурения. Взрывобурение.

Станки шарошечного бурения получили наибольшее распространение для бурения скважин … воздействии на хрупкую породу ультразвуковых колебаний бурового инструмента (частота...

Строительные технологии

 

Современные способы производства. Плазменная струя. Электронные...

...измерении длины в строительстве, управлении работой станков, тепловой обработке металлов … Ультразвук. Ультразвуковые волны являются механическими колебаниями в диапазоне...

 

К содержанию книги:  Разрезка материалов

 

Последние добавления:

 

"Энциклопедия техники"

 

Кузнечно-штамповочное оборудование   Прокатное производство