Ультразвуковая отделочно-упочняющая обработка

Высокие эксплуатационные свойства деталей, их надеж­ность и долговечность в значительной степени определя­ются качеством поверхности. От качества поверхностного слоя зависят прочность детали, износостойкость, коэффи­циент трения, коррозионная стойкость и даже оптические свойства.

Одним из резервов повышения долговечности и надеж­ности деталей машин и приборов являются различные спо­собы отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием, которые уменьшают вы­соту микронеровностей и создают в поверхностных слоях благоприятные остаточные напряжения.

К таким способам относятся: обкатывание и раскаты­вание роликовыми и шариковыми головками, дорнование, протягивание выглаживающими протяжками, алмазное выглаживание. Алмазное выглаживание в ряде случаев с успехом может заменить шлифование, полирование и об­катывание. По сравнению с другими упрочняющими про­цессами алмазное выглаживание имеет ряд преимуществ: малую площадь контакта рабочей поверхности алмаза и обрабатываемой поверхности, малые температуры из-за вы­сокой теплопроводности инструмента, высокую износостой­кость инструмента.

В результате ультразвуковых колебаний алмазного ин­струмента дополнительно проявляется эффект ультразву­кового упрочнения обрабатываемой поверхности. В этом случае имеет место ударное нагружение, периодически по­вторяющееся и распространяющееся на сравнительно ма­лую площадь. Ультразвуковое упрочнение повышает мик­ротвердость поверхности в 1,5 раза, обеспечивает благо­приятное ее распределение по глубине наклепанного слоя, снижает шероховатость поверхности и создает остаточные напряжения сжатия.

Для реализации процесса ис­пользуют металлорежущий ста­нок (токарный, фрезерный, стро­гальный, плоскошлифовальный), на котором монтируют корпус вибрационной головки (рис. 9.7). На вращающуюся заготовку 1 действует со статической силой Р_СТ алмазный или твердосплав­ный наконечник 2, закреплен­ный в ультразвуковом концен­траторе 3. Последний, в свою очередь, жестко соединен с маг­нитострикционным преобразо­вателем 4. Колебательная сис­тема укреплена в подвижном корпусе 5, который может пере­мещаться вдоль оси неподвиж­ного корпуса 6. Регулирование и установка необходимой силы выглаживания производятся с помощью тарированной пружины 7 и винта 8. Этим спо­собом обрабатывают чугун, сталь (большинство известных марок), алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, а также другие металлы и их сплавы. Можно обрабатывать различ­ные формы поверхностей, обеспечивая параметр шерохова­тости этих поверхностей Ra = 0,1 мкм при исходном его значении Ra = 6,3 мкм.