Способ ультразвуковой размерной обработки

(21) 3 (22) 2 (46) 1 (72) А (53) 6 (56) А У 7227 ки путем уд ла с части нии исходно тразвуковой чину зазора сумме велич абразивного У 3 ельство ССС 1/04, 1975,истр ВОЙ РАЗМЕРНОЙ(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУОБРАБОТКИ ку и ти и до т ос шес ной по ходной на и ало отки испо ительной г рноиообразобреаботтности, касает уковой полиров ых материалов. я раз и труд Цель сти обультраз батывае мпературыры ее кипе ния. 2 илтабл тения - повышение то ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСНОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТ 57) Изобретение относитсяи абразивной обработки мат ления излишков матери оверхности при сохране- шероховатости.При ульобработке вначале вели- устанавливают равной н наибольшего размера зерна и амплитуды коле- мента, Начинают обработм замеряют шероховатосвляют увеличение зазора пока шероховатость обраерхности не станет равшероховатости.Для обраьзуют суспензию с полодратацией,нагретую доона 5-10 С низе темпераИзобретение относится к абразивной обработке материалов и может быть использовано для размерной полировки поверхностей из трудцообрабатываемых 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 ицструмецта и в процессе обработки постепенно увеличивают зазор до полу ения поверхности с сохранением исходной шероховатости,а суспецзию берут с положительной гидратацией и нагревают до температуры на 5- 0 С ниже температуры кипения,Н фиг. 1 представлена схема осуществления предлагаемого способа; ца фиг. 2 - схема съема излишков ма, риац: с цетали по частям, вид сверху.(,цособ осуществляют следующим ооразсм.Инструмент 1 устанавливают ца обр,батываемой поверхности оптической детали 2 вц светового диаметра 4 с зазором П первоначально равным сумме амплитуды колебаний торца инструмента, и максимального размера 1 абразивцых зерен 3 и ч (положение 1 ца фиг, 1), Инструменту сообшают колебания с ультразвуковой частотой. Суспецзию берут с положительной гидратаццей и нагревают до 363 -368 К (на 5-10 К ниже температуры кипения) и подают в зазор между инструментом и обрабатываемой поверхностью. В процессе обработки провалят замеры шероховатости поверхности и постепенно увеличивают зазор до тех цор, пока шероховатостьповерхности це достигнет исходной(потц жение 11 ца фиг. 1) . После этого ицструмцт, установленный с заором Н , передвигают в зону светового диаметра ца участок поверхцос 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ти, где требуется частично удалитьизлишки материала с сохранением полированной поверхности и проводятсъем материала на требуемую величину(положение 111 на фиг, 1), так какучастки 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 (МЯБ 047 Н 0) и концентрации 0,01 г 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 свышеФ30 мин не изменяет при обработке класса шероховатости поверхности,а кипячение воды менее 30 мин приводит к большей шероховатости обработанной поверхности. Оптимальным является время кипячения суспецзии 30 мин,уверация,г моль/л ОтриПоложитель- цательнаягидратация ная гидратация 30 0,01 368,15 0,023 Полирванная 0,01 368,15368,15 0,023 0,600 20 0,01 Шл 1 ов цая 0,005 368,15 0,71 30 личенце кццсцтрации горькй сл свьиие 0,01 г моль/л це привсит к улучшению обрабтанцй поверхности, а уменыиение ух,удшает поверхность.Оптимальная коццецтрация составляет 0,01 г моль/л, а отсутствие электролиза воды, или использвание в качестве суспензии части жидкости с отрицательной гидратацией приводит к увеличению шероховатости.Использ- вание суспензии с положительной гидратацией при остальных оптимальныхопараметрах це ухудшает поверхность, при снижении температуры ниже 363,15 К 15 обрабатываемая поверхность получается с более высокой шероховатостью.Приготовленная и предварительно обработанная указанным способом абразивная суспензия полиритс максимальным размером зерен 5 мкм подавалась в зазор между полированной поверхностью образца и инструментом, колеблющимся с частотой 20 кГц при амплитуде 30 мкм. Величп на зазора первоначально была установлена 35 мкм и постепенно увеличивалась.Профилометрический контроль шероховатости обрабатываемого участ,ка поверхности показал,что при дос- З 0 тижеции зазора в 0,15 мм качество обработанного участка практически це отличалось от первоначальной полированной поверхности, не подвергавшейся обработке. Обработка поверхнос 35 ти велась при величине зазора 0,15 мм и в течение 10 мин. Глубина удаленного слоя материала составила 0,1 мкм.Профилометрические измерения показали,что шероховатость обрабтаг учатяп и гр,;иг - обработанной пв рхнок ки це измецилагь. 1:.лцгхл;ц верхность образца характс рц ссг значением К 0,021 мкм,ти ультразвуковй брвбткц эсчс Кстало равным 0,02 3 мкм, 11 аб.а - мые отклонения близки к предслу тчности измерений и цухудиант качест - во поверхцости.Преимущества преплагамго спос- ба заключаются в взмжцгти пр- водить размернуюлводку тс ллнх участков полированной поверхцгти заготовки беэ нарушения ее качестФормула из обретсция Способ ультразвуковой размерной обработки,при котором силу прижима инструмента к заготовке выбирают равной нулю, а в рабочий зазор подают абразивную суспецзию, о т л ич а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности обработки илир- ванной поверхности, путем частичцог удаления излишков материала с сохранением исходной иерхватст, первоначально величину зазора устаавивают равной сумме величин наибольшего размера абразивного зерна ц амплитуды колебаний инструмента,в процессе обработки замеряют шероховатость и увеличивают зазор до получения поверхности с исходной шероховатостью,а суспецзию берут г положительной гидратацией и предварительно нагревают ее до температурыона 5 - 10 ниже температуры кипения.1344584 11 родолжение таблицы Время КонцентЭлектролиэ ОтриПоложитель- цательная ная 0,69 0,002 0,023 0,02 30 Полированная 368,15 0,025 0,03 30 368,15 0)56 0,01 30 358,15 0,49 Шлифован 0,01 30 ная 373,15 0,039 Полирован- ная 0,01 30 353,15 0,55 0,01+ 363,15 0,05 Полирован 0,01 30 ная 30 0,01 Не проводился 368,15 0,59 кипячения,мин рация,гмоль/л гидратация гидратация 1,Температура суспен ии, К 368,15 368,15 Шероховатость,мкм Качествоповерхности Шлифованная Шлифованная Шлифованная1344584Составитель В.Дрожалова Редактор Ю,Середа Техред Л.ОлийныкКорректор И.Муска ЗаКаз 4882/17 Тираж 714 Подписное ВПИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул, Проектная, 4