Способ ультразвуковой размерной обработки
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
K ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3953052/25-08 (22) 28.06.85 (46) 15.10.87. Бюл. М 38 (72) А.К.Зимин (53) 621.9.048(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 722715, кл. В 24 В 1/04, 1975. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАЗМЕРНОЙ
ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к области абразивной обработки материалов и, в частности, касается размерной ультразвуковой полировки труднообрабатываемых.материалов. Цель изобретения — повышение точности обработ(5D 4 В 24 В 1/04, В 06 В 3/00 ки путем удаления излишков материала с части поверхности при сохранении исходной шероховатости.При ультразвуковой обработке вначале величину зазора устанавливают равной сумме величин наибольшего размера абразивного зерна и амплитуды колебаний инструмента. Начинают обработку и при этом замеряют шероховатости и осуществляют увеличение зазора до тех пор, пока шероховатость обработанной поверхности не станет равна исходной шероховатости.Для обработки используют суспенэию с положительной гидратацией,нагретую до о температуры на 5-10 С ниже температуры ее кипения. 2 ил., табл.
1344584 2
Изобретение относится к абразивной обработке материалов и может быть использовано для размерной полировки поверхностей из труднообрабатываемых материалов типа стекла, керамики, кристаллов.
Целью изобретения является повышение точности обработки полированной поверхности путем частичного удаления излишков материала с сохранением исходной шероховатости.
Указанная цель достигается благодаря тому,что при обработке с подачей н рабочий зазор абразивной суспензии и силе прижима инструмента к заготовке равной нули, величину зазора между инструментом и заготовкой устанавливают равной сумме величины наибольшего размера абразивного зерна и амплитуды колебаний торпа инструмента и в процессе обработки постепенно увеличивают зазор до полу ения поверхности с сохранением исходной шероховатости,а суспензию берут с положительной гидратацией и нагревают до температуры на 510 С ниже температуры кипения.
На фиг. 1 представлена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — схема съема излишков маа«риа.i: с цетали по частям, вид в е 1) х y . (нособ осуществляют следующим образом.
11нструмент 1 устанавливают на обр, бативаемой поверхности оптической детали 2 вн« светового диаметра 4 с зазором П,, первоначально равным сумме амплитуды колебаний торца инструмента „, и максимального размера 1 абразивных зерен 3 и 4 (положение 1 на фиг. 1). Инструменту сообшают колебания с ультразвуковой частотой. (, успензию берут с положительной гидратацией и нагревают до
363 -368 K (на 5-10 К ниже температуры кипения) и подают в зазор между инструментом и обрабатываемой поверхностью. В процессе обработки про- опят замеры шероховатости поверхности и постепенно увеличивают зазор до тех пор, пока шероховатость поверхности не достигнет исходной (попс женне 1I на фиг. 1) . После этого инструм«нт, установленный с за ором Н., неpt двигают в зону светового диаметра на участок поверхнос10
55 ти, где требуется частично удалить излишки материала с сохранением полированной поверхности и проводят съем материала на требуемую величину (положение III на фиг. 1), так как участки поверхности, на которых удаляются излишки материала как правило больше торца инструмента и имеют произвольные очертания,то торец инструмента выполняют в виде шестигранника,а обработку участка поверхности ведут последовательно, укладывая на нем без зазора шестигранные зоны 5 обработки (фиг. 2).
Процесс съема материала с обрабатываемой поверхности осуществляют взвешенными в жидкости абразивными частицами, которые получают кинетическую энергию в результате колебаний инструмента. Прямой удар от инструмента получают только абразивные зерна, соприкасающиеся с ним.
Эти зерна не достигают обрабатываемой поверхности и не внедряются в нее, а соударяясь с близлежащими зернами, передают им часть энергии с изменением направления движения.
После многократной передачи энергии при соударении зерен, часть зерен достигает обрабатываемой поверхности.
Прямого внедрения зерен в поверхность не происходит.
Для уменьшения влияния кавитационного воздействия на качество обрабатываемой поверхности, абразивную суспензию, приготовленную на дистиллированной воде с отношением твердой фазы к жидкой, равным 1:10, обрабатывают в следующей последовательности: кипятят в течение 30 мин,а затем отстаивают и растворяют в суспенэии горькой соли (MgS04 7Н,О) и концентрации 0,01 r моль/л; после чего проводят электролиз и выделяют суспензии с положительной гидратацией.
Режим обработки суспензии был найден экспериментально. Проверка отклонений режимов обработки суспензия от оптимальных приведена в таблице.
Из представленных в таблице данных следует,что кипячение воды свыше з
30 мин не изменяет при обработке класса шероховатости поверхности,а кипячение воды менее 30 мин приводит к большей шероховатости обработанной поверхности. Оптимальным является время кипячения суспензии 30 мин,уве1 l<1< 78(< ва.
Illep«xo—
Качество поверхности
Температура суспензии, К
Электролиэ
КонцентВремя кипячения,мин ватость, мкм рация,г моль/л
ОтриПоложитель- цлтельнля гидратация ная гидратация
0,01
368,15 0,023
По lfp(>JIaf.— ная
4О
0,01
368,15
368,15
0,023
0,600
0,01
Шли<1>(>в л иная
0,005
368,15 0,71
30 личение f (>I(If(нтрлции горьк«й с«ли свьиие 0,01 г моль/JI Ile прив«11ит к улучшению обработанн«й поверхности, а умень(пение ух.удшает поверхность.
<>
Оптимальная концентрация составляет
0,01 г моль/л, л отсутствие электролиза воды, или использ«влние в качестве суспензии члсти жидкости с отрицательной гидратлцией приводит к увеличению шероховатости.Использ«вание суспензии с положительной гидратацией при остальных оптимальных о параметрах не ухудшает поверхность, при снижении температуры ниже 363,15К 15 обрабатываемая поверхность получается с более высокой шероховатостью.
Приготовленная и предварительно обработанная указанным способом абразивная суспензия полирит с максимальным размером зерен 5 мкм подавалась в зазор между полированной поверхностью образца и инструментом, колеблющимся с частотой
20 кГц при амплитуде 30 мкм. Величп- ?5 на зазора первоначально была установлена 35 мкм и постепенно увеличивалась.Профилометрический контроль шероховатости обрабатываемого участ.ка поверхности показал,что при дос- 3р тижении зазора в 0,15 мм качество обработанного участка практически не отличалось от первоначальной полированной поверхности, не подвергавшейся обработке. Обработка поверхнос35 ти велась при величине зазора
0,15 мм и в течение 10 мин. Глубина удаленного слоя материала составилл
0,1 мкм.Профилометрические измерения показали,что шероховатость «бра- 4п б(> та H f1 «г<7 ч;1(тf(л 11(< (1>, l I< ll (I < I IV> < ll( обрлботлнflolf п«в< рхн«(тf,l > Ill,ll, I пч<
КИ НЕ ИЗМЕНИЛЛСЬ. Е(.ЛИ ПГХ«ЛП;(Я и<в верхность образца хлрлкт(рн «1>л><лг I значением R О, 021 IIII«, т Il<><.л( ультразвуков .й «брлб«тки 1нлч(llfl(К „ стало равным 0,02 3 мкм. Плблюлл(— мые отклонения близки к пред(Jfv T(>
Преимущества препллг e (>1-(7 спос«ба злключаются в возм«жи«гти пр«водить размерную л водку «тд Jlh ных участков п«лировлнпс и поверхн(7(.— ти заготовки беэ нарушения ее клчестФ«рм улан эобретсния
Способ ультрлзвук«в«й размерной обработки,при котором силу прижима инструмента к заготовке выбирают равной нулю, л в рабочий зазор подают абразивную суспензию, и т л ич а ю шийся тем,что, с целью повышения точности «брлботки и«лир«ванной поверхности, путем члстичног« удаления излишков материала с сохранением исходной шер«х«ват«стff èåðâ«начально величину зазора уставая>1ивают равной сумме величин наиболь11Iего размера абразивного зерна и амплитуды колебаний инструмента,в процессе обработки замеряют шероховатость и увеличивают зазор до получения поверхности с исходной шероховатостью,а суспензию берут г положительной гидратацией и предварительно нагревают ее до темперлтуры
<< на 5 — 10 ниже температуры кипения.
1344584
11рс должение таблицы
1 ТемпераВремя
КонцентЭлектролиэ
ОтриПоложитель- цательная ная
0,69
0,002
0,023
0,02
Полированная
368,15 0,025
0,03
368,15 0,56
0,01
358,15 0,49
Шлифован0,01
30 ная
373,15 0,039 Полированная
0,01
353,15
0,55
0,01
+ 363,15 0,05
Полирован0,01
30 ная
0,01
Не проводился 368,15 0,59 кипячения мин рация,г моль/л гидратация гидр атация тура суспен ии, К
368, 15
368,15
Шероховатость, мкм
Качество поверхности
Шлифованная
Шлифованная
Шлифованная
1344584 (В182
Составитель В.Дрожалова
Редактор Ю.Середа Техред Л.Олийнык
Корректор И.Муска
ЗаКаз 4882/17 Тираж 714 Подписное
ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
