Способ механической обработки

2коэффициенты, зависящие от свойств 1220/40 Изобретение относится к обработке материалов резанием с исполь. зованием энергии ультразвуковых колебаний для интенсификации процесса и может быть использовано в мавиностроении и приборостроении в процессах механической обработки труднообрабатываемых хрупких материалов, например точении и шлифовании. Эксплуатационные свойства деталей машин и приборов существенно зависят от состояния и физико-механических свойств поверхностного слоя после механической обработки - нарушения структуры, количества и глубины проникновения микротрещин, остаточных напряжений и т.п., Поэтому, наряду с требованиями обеспечения высокой производительности и заданных геометрических характеристик поверхности детали важным остается требование обеспечения минимальных размеров нарушенного механической обработкой поверхностного слоя, особенно при окончательных видах механической обработки. Целью изобретения является повышение производительности, качества обработки и уменьшение величины нарушенного поверхностного слоя. Поставленная цель достигается тем, что согласно механической обработки, при котором режущему инструменту, имеющему продольную и поперечную подачи, сообщают вынужденные ультразвуковые колебания, при обработке хрупких материалов процесс ведут составным инструментом, причем ультразвуковые колебания подают на первую в направлении подачи часть инструмента, а припуск на механическую обработку берут из соотношения где Л , ь с - припуски на обра,Ус,узботку без и с ультразвуком, мм д - частота ультразвуковых колебаний,Гц;С - скорость звука вматериале, мм/с,материала и условий обработки,амплитуда колебательных смещений,Безразмерный коэффициентхарактеризует прочностные свойства обрабатываемого материала, т,е,его способность к хрупкому разрушению и склонности к заселению микродефектами по глубине в нарушенномслое после механического воздействия, Коэффициент К, определяетсязаранее экспериментально по вычислению плотности заселенных. дефектовв нарушенном слое для различных материалов с помощью методов электронной микроскопии, Для материаловаморфной структуры (группа стекол)К, равнялся 0,2-0,3, для поликристаллических структур (группа ситалов) К, составлял 0,5-0,6, длянекоторых видов керамик К, составил 0,6-0,8,Коэффициентучитывает условия предшествующего цикла обработкии характеризует состояние поверхности перед обработкой по среднемуразмеру поверхностного дефекта(длине царапин, выколоток), определяется экспериментально с помощьюоптического микроскопа. Для рассматриваемых материалов и условий обработки величина 1 находилась в35 , , -з , -эпределах 5,5 10 мм - 8,7 10 мм.На фиг. 1 представ. пена схемареализации предложенного способа,на фиг. 2 - схема устройства дляреализации способа с горизонтальным40расположением инструмента, на фиг. 3 .то же, с вертикальным расположением инструмента,Составной инструмент, включающийзакрепленные на его основании колеблющуюся 1 с ультразвуковой частотой и неколеблющуюся 2 части, подводят к обрабатываемой детали 3,предварительно установив припуск гО.О на обработку, взятый по выражению,приведенному вышеКолеблющаяся и не.колеблющаяся части инструмента установлены так, что ультразвуковыеколебания подают на первую в направ 5 ленин подачи часть инструмента,обработку проводят через слой абразивной суспензии, зерна 4 которойснимают верхний слой материала.Ступенчатый профиль инструмента осуществляфт съем заданного припуска за один проход инструмента. При этом часть 1 инструмента, на которую наложены ультразвуковые колебания, снимает припуск Ь с , и формирует поверхностный слой с обширно развитой сетью взаимо- пересекающихся микротрещин, уменьшающихся с глубиной. Механически ослабленный приповерхностный слой удаляется на глубину припуска Ь р частью 2 инструмента, на которую ультразвуковые колебания не подаются, При этом создаются благоприятные условия резания для неколеблю. щейся 2 части инструмента: снижаются силы резания и градиент температуры в зоне резания, формируется поверхностный слой, нарушенный микротрещинами меньшей глубины, При таком способе обработки создаются благоприятные условия для формирования микро- профиля поверхности при большей скорости съема материала, Поверхность детали после такой обработки имеет более высокое качество и меньшую глубину проникновения. микротрещин,Обработку по предложенному спосо-, бу можно осуществить на стенде, смонтированном на базе универсального плоскошлифовального станка (фиг. 2). Стенд состоит из установленной на шпинделе станка (не показан) планшайбы 5. На планшайбе 5 закреплены, например, специальным клеем обрабатываемые заготовки 3. На столе 6 станка размещена крепежная стойка 7, на которой закреплены с возможностью поступательного перемещения в специальных направляющих от микровинта 8 части 1 и 2 инструмента, Стол 6 с инструментом совершает продольные 1 д д и поперечные 5 , переме 5 10 15 20 25 30 35 40 щения относительно планшайбы 5. 11 лан шайба 5 вращается со скоростью и перемещается вертикально 5 вет, Перед работой микровинтом 8 и перемещением стола 6 с инструментом устанавливают необходимый припуск л с.у, на обработку для колеблющейся части 1 и Ьдля неколеблющейся частиуз 2 инструмента, Припуски расчитывают по данной формуле, Отводят инструмент от планшайбы 5 и включают привод перемещения стола 6 и вращения планшайбы 5, Перемещением инструмента в направлении 5, снимают припуск,за один проход ийструмента, Планшайба 5 совершает перемещение 5 ь,р за двойной ход инструмента в направлении Б,р,д Таким образом, многократным проходом инструмента в направлении 5и перемещением планшайбы 5 в найравлении 5 за двойной ход инструмента удаляется заданный припуск по всей поверхности заготовки 3Обработанные датели имеют поверхности с шероховатостью на один класс выше и глубину нарушенного слоя на 20-30 меньше, чем обработанные известными способами, Это приводит к сокращению времени на последующие виды обработки в 1,5-2 раза, при этом улучшаются эксплуатационные свойства деталей на 25-303, что позволяет продлить срок службы на 10-15 испытаний,Способ позволяет вести обработку хрупких материалов с более низкими температурами и с меньшими силами резания, что положительно сказывается на качестве обработанной поверх ности как по геометрическим параметрам, так и по структуре нарушенного слоя, что приводит к более высоким прочностным характеристикам деталей,