книги из ГПНТБ / Веселовский С.И. Разрезка материалов

Таблица 58

Износ инструмента при обработке твердого сплава и стекла

Для обработки стекла рекомендуется применять инструмент из твердого сплава, а при обработке твердого сплава — нержавеющую сталь. Производительность и из­ нос инструмента при обработке различных материалов приведены в табл. 59 [72]. Влияние зернистости абразива на шероховатость обработанной поверхности приведено в табл. 60.

Качество поверхности, разрезаемой с помощью ультра­ звука, зависит от физико-механических свойств обрабаты­ ваемого материала, зернистости абразива, амплитуды колебаний инструмента, шероховатости поверхности ин­ струмента. Резервом производительности при ультра-

231

вления составляет 1—3 кгс/см2 . Повышение производи­ тельности в 2 раза обеспечивает вакуумный отсос абра­ зивной суспензии; при увеличении площадей обработки процент возрастания производительности увеличивается. Влияние вакуумного отсоса суспензии на производитель­ ность показано в табл. 61 [5].

Результаты, приведенные в таблице, получены при глубине обработки 3—5 мм, частоте колебаний 22 кГц, мощности 300 Вт; площадь инструмента 27 мм2 , зерни­ стость абразива 5.

Станки

Для разрезки и образования узких пазов и щелей, а также для размерной обработки при использовании ручной микрометрической подачи с высокой точностью (0,01 мм) применяют ультразвуковые станки ЛЭ-400 и Л9-400 настольного типа [20]. На станке можно разре­ зать на мелкие части различные плоские заготовки при плоскости реза, параллельной режущей кромке инстру­ мента. Разрезку на нужное число заготовок осуществ-

232

ляют, перемещая одну из кареток стола на требуемый шаг. При разрезке заготовки по несколько штук приклеивают к стеклянной пластине толщиной 3—5'мм. Для обработки заготовок сложной конфигурации применяют текстоли­ товые или латунные шаблоны. Разрезку можно осуще­ ствлять с помощью группового инструмента. Для цирку­ ляционной подачи суспензии применяют насос ПА-22; наибольшая глубина обработки 10 мм, высота подъема стола 20 мм. Диаметр обрабатываемых заготовок 0,2— 12 мм. Мощность электродвигателя 100, 200 Вт, L x B = = 420x490 мм; масса 14 кг. Координатный стол станка имеет продольную и поперечную подачи по 35 мм. На столе имеется нониус с ценой деления 0,02 мм. Верхний стол диаметром 75 мм имеет круговое вращение.

Станок 4770 обеспечивает точность обработки 0,02 мм; размеры стола 125x165 мм; производительность при обработке натриевого стекла 300 мм3 /мин, а при обра­ ботке твердого сплава 8 мм3 /мин. Наибольшая глубина обработки при рабочем перемещении головки 15 мм; наибольшая площадь обрабатываемой поверхности 80 мм2 при размерах 40x40 мм. Координатные перемещения стола: продольное 100 мм, поперечное 80 мм, габаритные размеры станка 550x380x500 мм, масса 100 кг. Мощ­ ность генератора 0,25—0,4 кВт. Станок применяют для вырезки из пластин германия и кремния кристаллов для полупроводниковых приборов. Срок службы до капиталь­ ного ремонта 8 лет, цена 2840 р.

Станок 4771 используют для вырезки из оптического стекла заготовок линз, а также из пластин германия и кремния кристаллов для полупроводниковых приборов. Диаметр рабочей поверхности стола составляет250 мм; наибольшая глубина обработки при рабочем перемещении головки 60 мм, а при рабочем и установочном перемещении головки 150 мм. Наибольшая площадь обрабатываемой поверхности составляет 1800 мм2 ; размеры обрабатывае­ мого профиля 40x40, мм. Точность обработки на станке 0,01 мм; координатные перемещения стола: продольное 120 мм, поперечное 100 мм; частота вращения ультра­ звуковой головки 400 об/мин и стола 13 об/мин; наиболь­ шая производительность при обработке натриевого стекла 1300 мм3 /мин и при обработке твердого сплава 20 мм3 /мин. Резонансная частота колебаний системы 18 кГц. Наи­ большая потребляемая мощность 1,5 кВт; габаритные размеры станка 1200x7.00x1875 мм, масса станка 350 кг.

233

щешш 280 мм; мощность генератора 4 кВт, частота коле­ баний вибратора 18 кГц. Станок может обрабатывать крупным и мелким абразивом в одной и той же ванне; количество суспензии в баке составляет 6 л; стол станка передвигается по нониусу с ценой деления 0,02 мм; кроме того, он имеет оптическую головку, позволяющую осуществлять передвижение с точностью 10 мкм. Верти­ кальное перемещение головки контролируется по линейке

обработанной поверхности 7—9-го класса чистоты. Ста­ нок имеет источник электрохимического питания, насос для нагнетания суспензии и вращающийся стол разме­ ром 250x400 мм. Обработка производится в среде элек­ тролита NaCl или NaN03 . На станке вырезают заготовки, прорезают пазы любой формы. Совмещенный ультра­ звуковой и электрохимический способ применяют для черновой обработки, а ультразвуковой — при чистовой обработке. Техническая характеристика станка 4Б772: диаметр поверхности стола 320 мм; продольный-и попереч­

нием карбида бора зернистостью 10 и подачи абразивной суспензии под давлением и 1200 мм3 /мин при подаче поливом . (глубина обработки до 5 мм); при .обработке твердого сплава в тех же условиях, при совмещенном способе обработки производительность 300 мм3 /мин, при ультразвуковом способе с прокачкой 50 мм3 /мин, при ультразвуковом способе с поливом 15 мм3 /мин.

Мощность на выходе 1,6 кВт; напряжение 380 В;

На работу ультразвуковых станков влияет способ подачи суспензии. При установившейся схеме работы суспензия абразива подается путем естественного пере­ мещения частиц. Частицы абразива движутся с мини-

235

мальной скоростью. Абразивные зерна при работе ультра­ звукового станка беспрерывно дробятся, отчего произ­ водительность снижается. Для повышения производи­ тельности процесса создают принудительную смену абра­ зивного зерна. Головка и схема регулирования подачи,

А-А

Рнс. 130. Головка (а) и схема регулирования силы подачи абразивной суспензии под давлением (б):

принятая в станке 4772, показаны на рис. 130, а. Точность координатных перемещений стола на 100 мм его хода составляет 0,02 мм [91 ]. В ряде схем (рис. 130, б) при помощи сжатого воздуха суспензия абразива из бака / через канал в инструменте 2 поступает в зону обработки 3 и резервуар 4. Давление в баке, равное 3—4 кгс/см2 , вызывает увеличение скорости движения суспензии. При той же мощности ультразвукового станка увеличивается сила прижима, скорость обработки возрастает в 3—4

236

Таблица 62

Параметры обработки в зависимости от мощности

раза. Зависимость диаметра, площади и глубины обра­ ботки от мощности ультразвукового станка приведена в табл. 62.

Цена некоторых станков для ультразвуковой обра­ ботки следующая:

по производительности отечественным станкам; например, производительность станка «Dixtron» (США) при той же массе, что и станок 4772, и несколько больших габарит­ ных размерах при обработке стекла составляет 175 мм3 /мин,

апроизводительность станка фирмы «Reitien» (США)

ров осуществляется с помощью ультразвука. В фарфо­ ровом изоляторе вырезают столбики. Ультразвуковая обработка фарфора не вызывает в нем ни напряжений,

диаметром 12 мм и длиной 160 мм. Конец трубки длиной 50 мм конический. При обработке фарфора оптимальная частота колебаний вибратора составляет 18—20 кГц. Никелевая трубка закреплена четырьмя симметрично расположенными винтами в механизме колебаний. Внутри возбуждающей катушки, намотанной на текстолитовый каркас, трубка свободно колеблется в направлении про­ дольной оси. Для охлаждения внутри никелевой трубки распыляется вода. Часть трубки, вырезающая столбики,

237

форме столбика. На вырезку столбика в фарфоровом

Приспособление для разрезки алмазов [32] показано на рис. 131. Приспособление имеет корпус / с укреплен­ ными на нем вибраторами 2—4. Вибраторы установлены на шариковых направляющих 5 и под' действием груза 6 могут перемещаться в горизонтальном направлении. Ме­ няя нагрузку, можно изменить контакт между диском 7 и разрезаемым алмазом 8. Обе части 3 и 4 вибраторов соединены с помощью гайки 9. Червяк 10 и червячное колесо 11 позволяют поворачивать алмаз на нужный для резания угол. Сосуд 12 служит для переливания из ванны 13 абразивной суспензии, состоящей из алмазного порошка и воды. Диск 7 с укрепленной под ним крыль­ чаткой 14, закреплен в оправе вертикального шпинделя 15. Вертикальное перемещение диска совершается путем подъема или опускания шпинделя на необходимую ве-

238

личину. Шпиндель 15 в нижней части выполнен в виде цангового патрона для крепления диска 7. В вертикаль­ ном положении шпиндель может перемещаться; величина перемещения контролируется нониусом с ценой деления 0,1 мм. Для быстрого подъема и опускания шпинделя используют эксцентрик и вилку. Шпиндель вращается от электродвигателя через клиноременную передачу. Диа­ метр диска равен 40 мм, а толщина его 0,08—0,1 мм. Материалом служит нержавеющая сталь или лента из стали У8; диск закален. Алмаз прикреплен к вибратору зачеканкой с последующей пайкой латунным припоем.

Амплитуда колебаний должна быть наибольшей, но не превышающей 40—50 мкм, так как разрушается место крепления алмаза. Производительность процесса раз­ резки прямо пропорциональна амплитуде колебаний. Статическая нагрузка при работе вращающимся диском

2000% площади реза алмаза. Замена алмаза в суспензии карбидом бора снижает производительность в среднем в 5 раз. Ширина реза на 50% больше толщины диска. Целесообразно применять алмаз зернистостью А 50/40.

специализированный станок МЭ-22, используемый глав­ ным образом для обработки алмазных волок; при этом производительность повысилась в 5—7 раз.

Подача суспензии под давлением повысила произво­ дительность этого метода в 3—4 раза. Большая произ­ водительность была получена путем совмещения ультра­ звуковой обработки с электрохимической. Вместо мо­ дернизированного станка 4773А можно применить станок 4Б772. На станке вырезают заготовки линз из оптического стекла, а также кристаллы для полупроводниковых при­

обрабатывать заготовки из стекла, керамики, фарфора,

239