Материаловед

Наиболее распространенным методом обработки свободными абразивами является вибрационная обработка (ВиО) [11 – 13, 22 – 24, 74, 105]. Вибрационная обработка в зависимости от характера применяемой рабочей среды представляет собой механический или химико-механический процесс съема мельчайших частиц и его окислов с обрабатываемой поверхности, а также сглаживание микронеровностей путем их пластического деформирования частицами рабочей среды, совершающими в процессе работы колебательное движение.

Обрабатываемые детали загружаются в рабочую камеру, заполненную рабочей средой требуемой характеристики. Рабочая камера, установленная на упругой подвеске, может колебаться в различных направлениях (рис. 1.2).

Схема процесса вибрационной обработки

Рис. 1.2. Схема процесса вибрационной обработки: 1 – рабочая камера; 2 – пружины; 3 – дебалансный вибратор; 4 – основание; 5 – шланги для подачи и слива ТЖ; 6 – помпа; 7 – бак-отстойник

Привод рабочая камера получает от инерционного вибратора с частотой до 50 Гц и амплитудой от 0,5 до 6 — 8 мм. В процессе обработки детали и частицы рабочей среды относительно перемещаются, совершая два вида движений: колебания и медленное вращение всей массы загрузки (циркулярное движение). От стенок рабочей камеры вибрация передается прилегающим слоям рабочей среды, которые сообщают ее следующим слоям и т.д. В процессе обработки детали занимают различные положения в рабочей среде, что обеспечивает достаточно равномерную обработку всех поверхностей.

Большое количество микроударов, действующих на обрабатываемую деталь одновременно в различных направлениях, способствует в некоторой степени удержанию ее во взвешенном состоянии, исключая грубые забоины и повреждения. Это позволяет обрабатывать детали малой жесткости.

В результате циркуляции обработка происходит во всех зонах рабочей камеры, наиболее эффективно около дна камеры, где давление рабочей среды выше.

Большинство операций ВиО производится с непрерывной или периодической подачей технологической жидкости. ТЖ обеспечивает удаление продуктов износа (частиц металла и абразива) с поверхности деталей и частиц рабочей среды, смачивает детали и среду, помогает их разделению и равномерному распределению деталей в рабочей среде, способствует охлаждению обрабатываемых деталей. Конструкции вибрационных станков позволяют применять различные сочетания твердых, жидких и смешанных компонентов рабочих сред. Это создает условия протекания химических и электрохимических процессов. ВиО производится в условиях относительно высокой активности обрабатываемой поверхности, вследствие ее очищенности от окислов и загрязнений и применения соответствующих ТЖ.

Объем рабочей камеры может изменяться от 0,1 дм³ до нескольких м³, что позволяет проводить обработку различных по размерам деталей.

В процессе обработки создаются хорошие условия для удаления стружки и шлама, свободно проникающих между частицами рабочей среды и уносимых ТЖ через перфорированные люки в бак-отстойник.

Основными технологическими факторами являются амплитуда и частота колебаний, характеристики рабочей среды, материала деталей и время обработки.

Особенности ВиО – одновременная обработка большого количества деталей без закрепления, возможность обработки деталей различных размеров, возможность обработки деталей малой жесткости. Обработка производится в основном в пределах профиля исходной шероховатости, т.е. является «безразмерной», однако при необходимости удаления дефектного слоя (после литья, штамповки и т.п.) можно снимать больший припуск за счет увеличения времени ВиО.