Абразивная обработка с вибрациями

Опубликовано admin мая 30, 2012 в Резка металлов

Обработку в вибробункерах осуществляют по следующей схеме: заготовки и рабочую среду (абразив) помещают в бункер, которому сообщают колебательное движение. Наиболее часто для этой цели используют вибраторы дисбалансного типа; в этом случае неуравновешенная масса т вращается с угловой скоростью. Используют вибраторы других типов, которые могут создавать линейную, плоскостную или объемную траекторию вибрационного перемещения.

Возмущающая сила, обусловленная воздействием вибратора, вызывает колебательное движение находящейся в бункере массы заготовка абразив; относительные их перемещения приводят к съему материала с поверхности. Кроме того, вся эта масса перемещается относительно стенок бункера. Обязательным условием осуществления обработки в вибробункерах является превышение максимальных значений ускорения вибрационного движения над величиной ускорения силы тяжести. В противном случае масса заготовка-абразив будет перемещаться с контейнером как одно целое.

В настоящее время для осуществления обработки в вибробункерах наиболее распространены установки с инерционными небалансными вибраторами и U-образным бункером, создающими вибрации в вертикальном положении. При обработке на таких установках плоские детали задерживаются у стенок бункера, прилипая к ним. Взаимным разворотом дебалансных грузов можно получить колебательное движение под определенным углом к боковым стенкам; однако такое движение не является пространственным» Устранение отмеченных недостатков и возможность качественной обработки деталей сложных форм достигаются только на установках, обеспечивающих пространственное движение абразивной среды: Это достигается, например, путем непрерывного автоматического изменения угла между векторами центробежных сил, создаваемых двумя дебалансными грузами; для этого служат обгонные механизмы.

Все методы обработки в вибробункерах можно разделить на два вида — «сухой» и «мокрый». При обработке сухим методом в качестве рабочей среды используют абразив; в некоторых случаях для восстановления режущих свойств абразива и очистки бункера от отходов обработки через массу наполнителя пропускают сжатый воздух. Обработку мокрым методом осуществляют посредством постоянного наполнения бункера жидкостью или подачи ее непрерывной циркуляцией.

Жидкостями для обработки в вибробункерах служат водные растворы химических соединений с различными добавками. Жидкость выполняет следующие функции: механически удаляет мелкие фракции наполнителя; оказывает физико-химическое разрушающее воздействие; удаляет с труднодоступных мест поверхности детали окисные пленки и соли (кислотные растворы); восстанавливает режущие свойства абразива путем обезжиривания (щелочные растворы); предохраняет детали от коррозии; создает при полировке блестящую поверхность. Введение в рабочую среду химически активных добавок повышает производительность. Такой добавкой при обработке гаек из латуни в среде абразива К468 ВТК является раствор олеиновой (1%) и стеариновой (1%) кислот в скипидаре. Кроме того, химически активные добавка снижают шероховатость поверхности и придают ей блеск и оттенок.

Заготовки при обработке помещают в контейнере в свободном состоянии — «внавал» или закрепляют в приспособлении; последнее может быть связано или не связано с бункером. Крепление заготовок в приспособлении может быть неподвижное и со свободным движением в определенном направлении вследствие использования энергии движущихся частиц рабочей среды или дополнительного принудительного движения. Оно в свою очередь может быть вращательное (попутное или встречное) и поступательное (протягивание, проталкивание).

Обработку внутренних полостей крупногабаритных деталей производят путем установки их на вибрирующую платформу и заполнения рабочей средой.

Съем металла при обработке в вибробункерах происходит в результате периодически повторяющихся и накладывающихся друг на друга микроконтактов частиц рабочей среды и заготовок. Непрерывное относительное перемещение заготовок в вибрирующей среде обеспечивает непрерывное изменение их ориентации, нанесение ударов в самых различных направлениях и, как следствие этого, обработку поверхностей любой конфигурации.

Физический механизм снятия материала складывается из: микрорезания — царапание металла одним или группой зерен абразива, в результате которого на обрабатываемой поверхности образуются продольные борозды; микроударов частиц рабочей среды, приводящих к явлениям наклепа (схватывания) и образования на поверхности кратеров. Наиболее часто на обработанной поверхности наблюдаются следы от совместного действия этих двух явлений. Таким образом, последовательное нанесение большого числа царапин и лунок и их совмещение определяют съем металла при виброобработке, микрорельеф и физикомеханические свойства образующейся поверхности.

Эффективность обработки в вибробункерах оценивается интенсивностью съема металла и достигаемой шероховатостью поверхности.

Съем металла при виброобработке по времени происходит достаточно равномерно с некоторым увеличением в начальный момент, когда происходит округление острых кромок и удаление сравнительно грубых шероховатостей. С повышением амплитуды А и круговой частоты вибраций со интенсивность съема возрастает считается, что основное влияние на него оказывает величина максимального вибрационного ускорения. На ухудшение качества поверхности наиболее интенсивна влияёт амплитуда. На эффективность обработки влияет не только скорость, но и характер движения рабочей среды. Всю массу наполнителя, по данным японских исследователей Мацунаги и Хагиуды, можно разделить на три зоны — скольжения, циркуляции и вторичного завихрения, В зоне скольжения, охватывающей верхнюю поверхность абразивной смеси, скорость циркуляции массы очень высока, однако интенсивность съема незначительна. Наивысший съем металла наблюдается в зоне циркуляции, которая охватывает основную массу бункера. Зона вторичных завихрений образуется при низких режимах вибраций и дает малый съем.

Параметры обрабатываемых деталей также влияют на съем металла: повышение веса деталей, снижение их твердости ведут к росту интенсивности съема. Увеличение загрузки рабочей камеры до определенного предела (2/3 объема камеры) повышает съем металла; затем интенсивность обработки снижается.

Интенсивность съема зависит также от траектории движения. Для шлифования и полирования наиболее производительна круговая траектория колебательного движения бункера. Для черновых очистных операций следует применять комбинированную обработку— вначале для достижения максимальной силы удара надо задавать прямолинейные вибрации, а затем для зачистки поверхности — по окружности и эллипсу.

Абразивными наполнителями служит бой абразивных кругов; стойкость такого наполнителя низкая, так как основная масса шлифовальных кругов изготовляется твердостью СТ и ниже. Величина съема металла зависит также от вида связки; наибольший съем дают керамические связки, несколько меньший — более эластичные бакелитовая и вулканитовая; вместе с тем последние улучшают качество поверхности. разработал специальные абразивные наполнители, позволяющие использовать недефицитные и дешевые материалы, не пригодные по химическому составу для других абразивных инструментов. Их получают прессованием плит с последующей разрезкой на частицы определенной формы, дроблением плавленых отходов кругов и выдавливанием на мундштучном прессе; Последний способ позволяет выпускать наполнители в более широком ассортименте как по форме, так и по размерам и вместе с тем в 3,5—4 раза дешевле по сравнению с методом прессования.

При выборе формы абразива следует учитывать, что наполнители в форме звездочки и ромба имеют больше острых углов, чем наполнители в форме трехгранной призмы, и износостойкость первых ниже при практически одинаковом съеме металла. Поэтому для обработки деталей простых форм следует применять наполнители в форме трехгранной призмы, а для деталей сложной конфигурации — в форме звездочки или ромба, которая благодаря острым углам обеспечит обработку в труднодоступных местах.

Вибрационная обработка в абразивной среде успешно применяется и для улучшения качества поверхности деталей из неармированных пластмасс типа К2122, К182. Наиболее эффективными рабочими средами в этом случае являются составы, частицы которых обладают наиболее высоким коэффициентом трения (усиление режущих свойств) и большой массой, обеспечивающей максимальную силу удара. Такой средой является морской кремень с размерами гранул 15—25 мм; его использование дает повышение чистоты поверхности до 9—10-го классов и отражательной способности на 5—20%.

Абразивная обработка шлифованием и хонингованием с наложением вибраций улучшает эти операции.

Повышение интенсивности съема металла при абразивной обработке с вибрациями объясняется постоянной сменой рабочих граней, скоростей и углов резания, большим динамическим взаимодействием зерен и обрабатываемого материала, а также увеличением плотности сетки следов абразивных зерен на обрабатываемой поверхности. Все это ведет к снижению действующих сил и температура а следовательно, повышению производительности обработки и качества поверхности; при этом ликвидируются самоотпуск материала поверхности детали, микротрещины, интенсивный наклеп.