Ультразвуковые методы интенсификации размерной обработки

Физическая сущность технологических методов, в кото­рых ультразвуковые колебания лишь интенсифицируют удаление припуска, подробно изложена в гл. 6 и 7. Здесь же в целях общего освещения возможностей использова­ние УЗК приводятся лишь краткая характеристика УЗАО с использованием жесткого абразивного инструмента и особенности применения УЗК для повышения производи­тельности резания лезвийным инструментом.

Положительные результаты, например, имеют место при введении ультразвуковых колебаний в зону шлифования путем наложения колебаний на обрабатываемую заготов­ку или режущий инструмент. При этом в случае обработ­ки хрупких материалов производительность шлифования возрастает в 2-5 раз, сила резания в среднем снижается в 3,5 раза, а температура в зоне обработки падает на 30 %. Наилучшие результаты получены при шлифовании тита­новых сплавов. Весьма эффективно применение ультра­звуковых колебаний при отделочных операциях: хонинго­вании и суперфинишировании.

Пластическая деформация срезаемого слоя, а также ин­тенсивность изнашивания инструмента зависят от усло­вий взаимодействия рабочих поверхностей инструмента с поверхностью обрабатываемой заготовки. При возбужде­нии ультразвуковых колебаний в системе СПИД в зоне резания создаются качественно новые условия, приводя­щие к значительному облегчению резания: уменьшаются пластические деформации обрабатываемого материала, об­легчается выход стружки из зоны резания, улучшаются смазывающее и охлаждающее воздействия СОЖ. В итоге это приводит к снижению сил резания, повышению стой­кости режущего инструмента и улучшению качества обра­ботанной поверхности детали.

Эффективность лезвийной механической обработки с наложением ультразвуковых колебаний на элементы тех­нологической системы зависит от свойств обрабатываемо­го и инструментального материалов, параметров режима резания и колебаний, а также от направления вектора ко­лебаний колеблющейся системы. Так, при токарной обра­ботке максимальный эффект (снижение сил резания, по­вышение стойкости режущего инструмента, точности об­работки и улучшение качества обработанной поверхности) наблюдается при возбуждении колебаний резца в направ­лении, совпадающем с направлением главного движения резания.

Наложение ультразвуковых колебаний на режущий ин­струмент при обработке хрупких и особенно вязких мате­риалов используется при точении, фрезеровании, строга­нии, сверлении, зенкеровании, развертывании, нарезании резьбы. Весьма благоприятно влияние ультразвуковых колебаний на процессы, связанные с формированием струж­ки в стесненных условиях (сверление, развертывание, зен­керование, нарезание резьбы), особенно при обработке вяз­ких материалов.

Исследования и практическая реализация их результа­тов показали, что применение ультразвука позволяет зна­чительно интенсифицировать такие химико-технологичес­кие процессы, как электроосаждение, полимеризация, депо­лимеризация, окисление, восстановление, растворение и т. д.

Под воздействием ультразвука значительно улучшает­ся и ускоряется осаждение металлов и сплавов в гальвани­ческих и других электролитических процессах. Осаждае­мый металл при этом приобретает мелкозернистую струк­туру и пористость покрытия уменьшается.

Облучение ультразвуком расплавленного металла при­водит к удалению имеющихся там примесей, а также к заметному измельчению зерна и уменьшению пористости металла после его затвердевания. Это улучшает меха­нические свойства металлов и уменьшает их способность к пластической деформации при последующей обработке.