Характеристика вибрационных установок

Изучение основных закономерностей вибрационной обработки

Цель работы: выучить основные закономерности вибрационной обработки изделий из черных и цветных металлов; определить влияние состава и характеристик рабочей среды на производительность и качество поверхностей обрабатываемых изделий.

 

Вибрационная обработка в зависимости от характера рабочей среды, которая используется /наполнителя, абразивной пасты, поверхностно-активных веществ/, представляет собой механический та физико-химический процессы снятие небольших частиц металла и его оксидов с обрабатываемых поверхностей, в также стирания /сглаживания/ микронеровностей путем их пластического деформирование, которые осуществляют в процессе обработки колебательные движения. Рабочая среда и обрабатываемые заготовки осуществляют относительные два движений: колебательный и циркуляционный - незначительное вращающееся движение всей массы.

Процесс вибрационной обработки зависит от таких составляющих:

• режима вибрации /амплитуды и частоты колебаний/;
• материала обрабатываемых заготовок, их массы и формы;
• характеристики рабочей среды;
• соотношение деталей, которые обрабатываются, и рабочей среды;
• типа абразива, который применяется, и его зернистости;
• объема рабочей камеры;
• степени заполнения камеры рабочей средой и изделиями,
  которые обрабатываются.

 

В табл. 80.2 и 80.3 /см. дальше/ приведенные характеристики рабочих сред /наполнителей, абразивных паст и их компонентов/ для обработки изделий из разных материалов.

Характеристика вибрационных установок

Конструктивно вибрационные установки отличаются:

- типом вибраторов /механические, инерционные, дебалансные, електро-индукционные, пневматические, гидравлические та комбинированные/;

- размещением вибраторов /установки с выносным и внутренним размещением вибраторов/;

- числом валов и типом дебалансных механизмов /одно-, дво-, четыре- и десяти валковых/;

- типом подвески контейнера /на спиральных и плоских рессорных пружинах, на резиновых амортизаторах, резинокорундных и пневматических/;

- типом подачи жидкостной среды в контейнер /периодической и непрерывной/.

На отечественных предприятиях разработанные и используются разные типы вибрационных установок с объемом рабочих камер прямоугольной формы 40, І00, 200, 300, 500 и 1000 дм³ и тороидной - 50, 100, 800, 2000 дм³.

 

 

На отдельных предприятиях машино- и приборостроения используются установки известных иностранных фирм: ТIРТО /Япония/. Вальтер Треваль /ФРГ/, Лорд Комикл /США/, Рота-Финиш /Англия/.

На рис. 80.1 показана схема виброустановки ТВУ-5. Основныепараметры этой установки: вместительность виброконтейнера 5 л, максимальная масса загрузки 14 кг, максимальная длина обрабатываемых заготовок 50 мм, амплитуда колебаний 0..1.5, мощность электродвигателя 0.5 кВт, частота обращения дисбалансов 3000 мин^-1, размеры l x b x h= 550x360x510 мм, масса установки 40 кг.

Вибрационный процесс основан на принципе передачи колебательных
движений заготовкам в контейнере с наполнителем, а потому важное значение имеет выбор оптимальных величинчастоты и амплитуды колебаний. Исследованиями установлено, что оптимальную частоту и амплитуду колебаний необходимо уменьшить в обратной пропорциональности твердости обрабатываемых заготовок.

Для изделий из закаленных сталей частота колебаний должна составлять 0=30...38 Гц, с амплитуда колебаний - А= 4.5... 5.5 гг. Для изделий из цветных металлов частота колебаний выбирается ц= 35...40 Гц, а амплитуда колебаний -А= 1...3 гг. Большее значение частоты и меньше амплитуды принимают в случае полирования и упрочнения поверхностей деталей, а меньшие значения частоты и большие амплитуды - за очистительных операций. Амплитуду необходимо снижать в случае уменьшения толщины деталей, оставляя постоянной частоту колебаний.

 

Рис. 80.1. Устройство виброустановки ТВУ-5: 1 - контейнер; 2 - пружинные амортизаторы; 3 - вибратор; 4 - эластичная муфта; 5 - электродвигатель; 6 - подставка; 7 - пульт управления; 8 - станина; 9 - дисбаланс; 10 - сепаратор

Соотношение объема деталей наполнителя и пасты определяют
интенсивность обработки. Объем незаполненного пространства в контейнере должен составлять 20...25 %, а соотношение обрабатываемых заготовок и наполнителя за объемом может изменяться в процессе зачищения от 1:1 до 1:2, в процессе очищения от 1:2 до 1:4, и укрепление - от 1:2 до 1:3.

На рис. 80.2 показана графическая зависимость снятия металла от
степени заполнения камеры рабочей средой. Сущность механического
влияния, которое превосходит вибрационные методы обработки, определяется силой взаимодействия деталей, которая зависит от режима обработки и
угла их соударений /угла атаки/. Динамика соударений и угол атаки зависят от размеров, формы и массы обрабатываемых заготовок и частиц наполнителя, от сопротивления рабочей среды их перемещению.

Рис. 80.2. Съем металла в зависимости от степени заполнения камеры рабочей средой /изделия из золота 585пробы/: Q- съем металла, %; V - степень заполнения рабочей камеры

При очень остром угле /0...200/ соударений происходит проскальзывание деталей одна по одной из снятием микронеровностей поверхностей; из-за угла соударений /20...70°/ имеем микрорезание с частичным упрочнением /укреплением/ поверхностного пласта, а при тупом угле /70...90°/ соударений - уплотнение поверхностного пласта с образованием вмятин.

Главное значение для качества обработки имеет выбор рабочей среды с абразивным материалом. Абразивный наполнитель /абразивный порошок, абразивная паста/ выбирается в зависимости от таких требований, как производительность обработки, жесткость обрабатываемой поверхности, а также физико-механических свойств материалов обрабатываемых деталей. На рис. 80.3.80.4 показана зависимости производительности обработки и жесткости поверхности, которая обрабатывается от типа абразивного материала и его зернистости.

 

Рис 80.3. Влияние природы абразива на производительность обработки /изделия из золота 585 пробы/: І - диборид титана М28; 2 - карбид кремния зеленый М 28; 3 - электрокорунд М28; 4 - карбид титана М28; t– время обработки, ч; Q- съем металла, мг

Твердый наполнитель, который может иметь разную форму, выбирается
в зависимости от жесткости обрабатываемых поверхностей деталей. Для изготовления твердых наполнителей используются металлические высечки из разных металлов, которые имеют форму в виде звездочек, пластов, роликов, а неметаллические - из абразивного боя, плавленного электрокорунда, кварцита, фарфора, мрамора и др.

Рис 80.4. Зависимость шероховатости Ra от зернистости абразива при виброобработке заготовок из: Б83 - бронза; Д16 - алюминиевый сплав; Ст3 - сталь 3; В10А - инструментальная углеродная сталь; N3 - номер зернистости абразива

 

 

Оборудование, инструменты и материалы:

1. Тороидно-вибрационные установки ТВУ-5 и ТВУ-80-1Г;
2. Весы ВТ 100.
3. Набор металлических и керамических наполнителей, абразивных водосмывных паст.
4. Эталоны шероховатости поверхностей.