bushuev_v_v_i_dr_metallorezhushie_stanki_tom_2

	10.2. Ультразвуковые станки		241
	ультразвуковой частоты. Было замечено, что
	некоторые материалы способны изменять свои
	геометрические размеры под действием маг-
	нитного поля. Это физическое явление получи-
	ло название «магнитострикция». Наибольшей
	магнитострикционной деформацией обладают
	никель, альферы Ю12, Ю14, железокобальтовые
	сплавы — пермендюры К49Ф2 и К65. Конструк-
	тивно преобразователь представляет собой сер-
	дечник из магнитострикционных материалов
	с размещенной на нем обмоткой (рис. 10.16,а).
	Для ослабления потерь и уменьшения нагрева
	сердечника за счет возникающих в нем вихре-	Рис. 10.16. Схемы ультразвуко-
	вых токов его собирают из отдельных тонких	вых колебательных систем:
	пластин (толщиной 0,1…0,5 мм), изолирован-	а — с магнитострикционным
	ных друг от друга специальным изоляционным	преобразователем: 1 — магнито-
		стрикционный	преобразователь,
	лаковым покрытием. Резонансные частоты та-
		2 — концентратор, 3 — волновод,
	ких преобразователей находятся в диапазоне
		4 — инструмент; б — с пьезо-
	8…44 кГц, а максимальная амплитуда колебаний	электрическим	преобразовате-
	может составлять 50…70 мкм. Ультразвуковые	лем: 1 — пакет пьезокерамиче-
	преобразователи значительной мощности снаб-	ских пластин, 2 — отражатель, 3,

	жаются системами принудительного водяного	5 — волноводы, 4 — концентра-
		тор, 6 — инструмент
	охлаждения. Для уменьшения потребляемой от

генератора мощности и повышения КПД преобразователя обычно применяется подмагничивание сердечника постоянным током, пропускаемым через дополнительную обмотку. Серийно выпускаются магнитострикционные преобразователи мощностью от 60 Вт до 4,5 кВт при напряжении питания 200…440 В.

В пьезоэлектрических преобразователях (рис. 10.16, б) для получения ультразвуковых колебаний используется пьезокерамика. Пьезокерамические материалы — это специальные сегнетоэлектрики, которые под воздействием внешнего поляризующего электрического поля приобретают пьезоэлектрические свойства и становятся пьезоэлектриками. Если воздействовать на пьезоэлектрик внешним электрическим полем, то он в результате обратного пьезоэффекта будет деформироваться и изменять свои геометрические размеры. Таким образом, электрическое воздействие преобразуется в механическое перемещение поверхностей пьезоэлемента. К материалам, обладающим сегнетоэлектрическими свойствами, относятся пьезокварц, титанат бария, специальные виды пъезокерамики (ЦТС-19, ЦТС-23, ТБК-3 и др.). Пьезоэлектрические преобразователи могут работать как на частоте основного резонанса, так и на частотах нечетных гармоник. Резонансные частоты таких преобразователей находятся в диапазоне 18… 1760 кГц при амплитуде колебаний 30…40 мкм. По сравнению с магнитострикционными, пьезоэлектрические преобразователи имеют более высокие резонансные частоты и меньшую мощность. В настоящее время разработаны преобразователи мощностью от 60 Вт до 2,5 кВт. Среди недостатков этих преобразователей можно отметить их низкую механическую прочность. Ударные перегрузки керамических пластин не должны превышать величин порядка 15g.

242 ГЛАВА 10. СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И ВОДОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

Передача энергий колебаний от преобразователя к инструменту или излучателю осуществляется с помощью волноводов. В качестве волновода используются стержни или трубки постоянного сечения, жестко связывающие преобразователь с инструментом. Волноводы также имеют свою собственную резонансную частоту, на которой энергия колебаний рассеивается минимально. Значение этой частоты зависит от геометрических размеров волновода, модуля упругости и плотности материала волновода. Для передачи энергии колебаний с наименьшими потерями необходимо обеспечить равенство резонансной частоты системы волноводов и рабочей частоты преобразователя, что достигается пригонкой геометрических параметров волноводов и настройкой колебательной системы в целом.

Эффективность работы ультразвуковой колебательной системы зависит от метода крепления и качества акустического контакта при соединении преобразователя с волноводами и инструментами. При недостаточно плотном контакте вследствие потерь энергии происходит интенсивный нагрев этой зоны. Наиболее надежным способом соединений является пайка. При работе с ультразвуковым инструментом для обеспечения эффективного его использования нередко возникает необходимость увеличения амплитуды акустических колебаний

в10…20 раз, для этой цели могут быть использованы концентраторы. Концентратор ультразвуковых колебаний, являясь своего рода резонансным усилителем, осуществляет передачу энергии с увеличением значения амплитуды колебаний. Концентраторы изготавливаются в виде металлических стержней переменного сечения с участками ступенчатой, конической, экспоненциаль-

ной или «ампульной» формы. Длина концентратора должна быть кратна целому числу полуволн распространяющихся в нем колебаний, т.е. lp = nλ/2. В существующей практике конструирования концентратор может выполняться как

ввиде отдельного звена, так и являться элементом ультразвукового инструмента.

Эффективность и стабильность работы ультразвуковой установки зависят от качества согласования всех звеньев колебательной системы: генератора, преобразователя, концентратора, волновода и инструмента. Должно обеспечиваться совпадение резонансной частоты колебательной системы и частоты генератора. При изменении частоты колебательной системы под нагрузкой изменяются амплитуда колебаний и режим всей установки, хотя частота генератора остается постоянной.

На резонансную частоту колебательной системы наибольшее влияние оказывает механическая нагрузка; «уход» частоты может достигать 10…15% номинального значения — в этом случае необходима автоматическая поднастройка частоты генератора. Для осуществления некоторых технологических процессов (травления, очистки) требуется передача акустической энергии от колебательной системы в среду технологической жидкости. Такая передача становится возможной при применении излучателей — металлических пластин большой площади, закрепленных на выходном конце подающего волновода. Пластинаизлучатель опускается в сосуд с жидкостью. Колеблясь вместе с волноводом, она вовлекает в волновое движение частицы жидкой технологической среды, осуществляя таким образом передачу энергии.

10.2. Ультразвуковые станки

243

К типовым операциям, выполняемым на ультразвуковых станках, можно отнести следующие виды обработки:

•ультразвуковая отрезка лезвийными одно- и многоместными инструмента-

ми;

•ультразвуковое вырезание плоских заготовок толщиной до 6…10 мм полыми одно- и многоместными инструментами;

•ультразвуковое прошивание сквозных и глухих отверстий различной формы, пазов, щелей и т. п. — одна из самых распространенных операций;

•шлифование и доводка;

•маркирование и гравирование.

Одним из распространенных методов ультразвуковой обработки является ультразвуковая абразивная обработка, при которой съем материала осуществляется множеством свободных (не закрепленных на инструменте) абразивных зерен или абразивным инструментом при вибрации инструмента или заготовки с ультразвуковой частотой. Операции ультразвуковой обработки свободным абразивом основаны на хрупком выкрашивании частиц обрабатываемого материала под воздействием множества абразивных зерен, по которым ударяет колеблющийся с ультразвуковой частотой инструмент (рис. 10.17). Качество этого вида обработки зависит от состава абразивной суспензии, состоящей обычно из воды с 20…40% абразивного материала и 1…2% ингибитора коррозии. Суспензия может подаваться в зону обработки как вручную (при обработке небольших деталей), так и принудительно под давлением.

Производительность обработки принято оценивать в линейных (мм/мин) или в объемных (мм3/мин) единицах, например: при ультразвуковой обработке стекла производительность может составлять 6…10 мм/мин. Интенсивность обработки может быть увеличена за счет применения вращающегося инструмента (или вращения заготовки), а также принудительной подачей суспензии в зону обработки. Для повышения производительности и качества обработки, при обработке металлических материалов, возможно комбинирование ультразвуковой абразивной обработки с электрохимическими методами. Минимально достижи-

	мая шероховатость обрабатываемой поверхности Ra 0,4.
	Инструмент для акустической обработки свободным
	абразивом должен обладать высокой износостойко-
	стью к воздействию абразивных зерен, а рабочая часть
	инструмента выполняется в соответствии с требуемым
	профилем обработки. Инструмент изготавливают из ста-
	ли марок 45, 40Х, У8, У10. В случае сложной формы ра-
	бочей части для изготовления инструмента может быть	Рис. 10.17. Схемы
	использована латунь. Для присоединения инструмента к
		ультразвуковой абра-
	выходу волновода колебательной системы применяются	зивной обработки с
	резьбы с мелким шагом. Мелкий шаг резьбы предотвра-	использованием сво-
	щает самоотворачивание инструмента в процессе рабо-	бодного абразива:
	ты под воздействием ультразвуковых колебаний.	1	—	ультразвуковой
		инструмент; 2 — обра-
	Процессы ультразвуковой абразивной обработки
		батываемая			заготов-
	осуществляются на специальных станках. Как правило,	ка;	3	—	абразивная
	станки имеют вертикальную компоновку (рис. 10.18).	суспензия

244 ГЛАВА 10. СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И ВОДОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

Рис. 10.18. Кинематическая схема универсального ультразвукового станка мод. 4Д772:

1 — станина; 2 — механизм наладочного перемещения стола; 3 — стол; 4 — стойка; 5 — колебательная система; 6 — акустическая головка; 7 — привод рабочей подачи колебательной системы; 8 — механизм наладочного перемещения акустической головки

Несущая система станка состоит из основания, на котором устанавливается станина 1 с вертикальной стойкой 4. Стойка имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается акустическая головка 6. Внутри корпуса акустической головки располагается колебательная система 5 с магнитострикционным преобразователем и системой его принудительного охлаждения. Колебательная система закрепляется в пиноли, имеющей вертикальное перемещение. Для поддержания постоянного усилия прижатия инструмента к обрабатываемой поверхности, необходимого для осуществления процесса обработки, служит привод 7 рабочей подачи. По мере углубления инструмента в заготовку привод обеспечивает вертикальное вы-

движение пиноли и поддержание постоянного прижима рабочей поверхности инструмента к заготовке. В акустической головке имеется также механизм ее вертикального установочного перемещения 8, который позволяет поднимать и опускать головку по направляющим вертикальной стойки, обеспечивая настройку станка на различную толщину заготовки.

По станине станка перемещаются продольные салазки, несущие рабочий стол, имеющий поперечное перемещение. При необходимости поворота заготовки в процессе обработки на станок устанавливается поворотный стол, на котором закрепляется обрабатываемая заготовка. Оба стола и салазки снабжены приводами соответствующих перемещений. Внутри станины также располагается система подачи абразивной суспензии в зону обработки. На некоторых станках, например мод. 4Д772Э, 4Д772ЭК, устанавливается дополнительное оборудование, позволяющее осуществлять совмещенную ультразвуковую и электрохимическую обработку заготовок из твердых сплавов, например, деталей инструментальной оснастки. При работе в режиме совмещения двух видов обработки производительность станков наибольшая.

Станки для ультразвуковой обработки иногда оснащаются позиционными системами ЧПУ, позволяющими производить по программе смену зон обработки. Такие станки могут работать как в ручном, так и в полуавтоматическом и ав-

Рис. 10.19. Конструкция ультразвуковой головки с магнитострикционным преобразователем:

1 — алмазоносный слой сверла; 2 — корпус сверла; 3 — концентратор; 4 — штуцер; 5 — неподвижный корпус; 6 — преобразователь; 7 — подвижный корпус

10.2. Ультразвуковые станки

245

томатическом режимах. В микроэлектронной и приборостроительной отраслях получили распространение малогабаритные настольные ультразвуковые станки повышенной точности. Такие станки оборудуются приводом вращения акустической системы (n = 350…2000 мин–1), механизмом заточки профильного инструмента и микроскопом для точного позиционирования инструмента. При 8…10-кратном увеличении оптической системы достижима точность позиционирования 0,02 мм.

Сочетание традиционных процессов обработки резанием с акустическими методами дало возможность разработать новые процессы ультразвуковой обработки, отличающиеся повышенной производительностью, лучшим качеством получаемых поверхностей, увеличением стойкости инструмента или проявлением каких-либо других положительных эффектов. Одним из примеров таких процессов является ультразвуковая обработка абразивно-алмазными инструментами. Под действием ультразвуковых колебаний интенсифицируется процесс резания за счет увеличения глубины внедрения зерен абразива в металл. При этом увеличиваются число одновременно участвующих в работе зерен и удаляемая часть припуска. Акустические колебания активизируют смазочноохлаждающую жидкость в зоне резания, улучшают удаление шлама, способствуют восстановлению режущей способности инструмента, препятствуя его засаливанию и износу, снижают трение в зоне резания. Благодаря этому повышаются стойкость инструмента, его режущая способность, а в конечном итоге увеличивается производительность процесса.

Ультразвуковая абразивно-алмазная обработка может проводиться как на специализированных станках, так и на традиционном металлорежущем оборудовании при оснащении его акустическими головками и ультразвуковым генератором. Примером этого могут служить сменные ультразвуковые головки, конструкции которых приведены на рис. 10.19 и 10.20. Головки предназначены для ведения обработки с применением вращающегося алмазного инструмента. В конструкции, приведенной на рис. 10.19, используется магнитострикционный метод получения ультразвуковых колебаний. Головка состоит из неподвижного корпуса 5, в котором вращается на подшипниках качения подвижный корпус 7, имеющий конический хвостовик для закрепления вращающихся частей головки в шпинделе станка. В корпусе 7 размещена колебательная система, состоящая из магнитострикционного преобразователя 6, концентратора 3 и волновода 2, являющегося одновременно и корпусом алмазного инструмента 1. Через штуцер 4 и отверстия в подвижном корпусе 7 подается смазочноохлаждающая жидкость, поступающая далее через осевой канал концентратора и волновода в зону

246 ГЛАВА 10. СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И ВОДОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

		обработки. Электроснабжение преобра-
		зователя осуществляется через блок кол-
		лектора, расположенный в верхней части
		головки. Блок состоит из двух контактных
		колец, смонтированных на подвижном
		корпусе, и двух щеточных узлов с графи-
		товыми щетками, через которые и обеспе-
		чивается передача электроэнергии на вра-
		щающийся вместе с подвижным корпусом
		магнитострикционный преобразователь.
		Аналогичная по назначению конструк-
		ция головки, но выполненная на основе
		пьезоэлектрического преобразователя изо-
		бражена на рис. 10.20. Головка включает в
		себя два корпуса: неподвижный 1 и подвиж-
	Рис. 10.20. Конструкция ультразвуко-	ный 2. Колебательная система расположена
		в подвижном корпусе и состоит из набора
	вой головки УЗГП-3 с пьезоэлектриче-	кольцевых пьезокерамических пластин 3,
	ским преобразователем:
		зажатых с помощью резьбовой шпильки
	1 — неподвижный корпус; 2 — под-
		в единый пакет между двумя накладками:
	вижный корпус; 3 — пластины из пье-
	зокерамики ЦТС-19; 4 — излучающая	излучающей накладкой 4, выполненной
	накладка; 5 — отражательная наклад-	из титанового сплава, и стальной отража-
	ка; 6 — щетки графитовые; 7 — втул-	тельной накладкой 5, предназначенной для
	ка; 8 — токопроводящие кольца; 9 —
		уменьшения паразитного рассеяния ультра-
	алмазный инструмент
		звуковой энергии. Подача СОЖ в зону обра-

ботки производится через радиальный канал в крышке неподвижного корпуса и осевой канал в корпусе алмазного инструмента. Электропитание, как и в предшествующей конструкции, осуществляется через блок коллектора.

Не только процессы абразивной обработки, но и обычное резание лезвийным инструментом поддается интенсификации наложением на основной процесс ультразвуковых колебаний. Такое соединение методов обработки обеспечивает:

•резание инструментом с большими передними углами;

•уменьшение среднего сопротивления резанию;

•уменьшение силы резания;

•получение тонкой стружки;

•повышение точности обработки;

•значительное снижение температуры в зоне резания;

•исключение образования нароста.

При использовании ультразвуковых колебаний в процессах резания во всех случаях удается:

•достигнуть уменьшения пластических деформаций обрабатываемой поверхности;

•обеспечить плавный сход стружки;

•исключить образование заусенцев;

•активизировать смазывающее охлаждающее действие СОЖ;

10.3. Станки для лазерной обработки

247

• обеспечить улучшение стабильности микрогеометрических параметров, износостойкости и коррозионной стойкости получаемых деталей.

Операции механической обработки с применением ультразвука проводят на обычных станках, оборудованных акустическими головками и ультразвуковыми генераторами требуемой мощности.

10.3. Станки для лазерной обработки

10.3.1. Общие сведения

Лазерное излучение, обеспечивая высокую концентрацию энергии, позволяет нагревать, плавить и испарять практически любые металлы и сплавы независимо от их теплофизических свойств. Технологические возможности лазерной обработки постоянно расширяются по мере совершенствования как самих лазеров, так и конструкций машин, обеспечивающих относительное перемещение луча и обрабатываемой заготовки. В машиностроении применяются следующие виды обработки лазером: резание листового материала по сложному контуру, прошивание отверстий, сварка, разметка, маркировка, поверхностная термообработка (закалка, отпуск) и др.

Опыт использования лазеров в промышленности показывает, что с помощью луча лазера наиболее часто обрабатывают тонколистовые труднообрабатываемые сплавы железа, титана, никеля, керамику, а также пластмассу, дерево, ткани, различные композиционные соединения. При этом можно получать узкие разрезы с минимальной зоной термического влияния. При лазерной резке отсутствует механическое воздействие на обрабатываемый материал и возникают минимальные деформации, что позволяет осуществлять обработку с высокой точностью, в том числе нежестких заготовок. Благодаря большой плотности мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса обработки в сочетании с высоким качеством поверхностей. Легкое и сравнительно простое управление лазерным лучом позволяет осуществлять обработку по сложному контуру плоских и объемных заготовок с высокой степе-

	нью автоматизации процесса.
	С появлением газовых лазеров мощностью свы-
	ше 1 кВт стала возможной обработка листового ма-
	териала толщиной 0,5…10 мм с необходимым ка-
	чеством. Например, у листов из конструкционной
	стали толщиной 2 мм достигается высота микро-
	неровности Rz 15 (место измерения — середина
	листа); у листа толщиной 8 мм Rz 80, при этом ши-
	рина реза 0,2 мм позволяет получать узкие щели,
	острые углы, тонкие перемычки и малые радиусы.	Рис.10.21. Листовая заготовка из
	Рассмотрим несколько примеров обработки ли-	стали (размеры 465×540×2 мм;
	стовых изделий лазером в сравнении с высечкой	наружный контур 1500 мм):
	штампом. На рис. 10.21 показана стальная заго-	а — высечка за 45 с, резка лазе-
		ром за 20 с; b — пробивка за
	товка толщиной 2 мм, имеющая 15 отверстий b,
		3 с, резка лазером за 45 с; с —
	для которой пробивка отверстия за 0,3 с является	12×100 мм, высечка за 20 с,
	наиболее быстрым и точным способом обработки.	резка лазером за 35 с

248 ГЛАВА 10. СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И ВОДОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

Рис. 10.23. Листовая заготовка 130×180×2 мм, пластически деформированная, разрезанная лазером 750 Вт за 60 с

Рис. 10.22. Роликодержатель, разрезанный лазером 100 Вт (310×90 мм, толщина 1,5 мм; наружный контур 700 мм, нарезанный лазером за 7 с, пробивка и высечка за 7,5 с, смена инструмента за 12 с, манипулирование за 10 с — всего 37 с)

Продольные пазы с могут высекаться или вырезаться лазером, при этом шероховатость высеченной кромки Rz 0,2 превышает более чем в 10 раз глубину микронеровности лазерного реза. Для наружного контура а все преимущества имеет лазерный метод — меньшее время обработки и лучшее качество кромки.

На рис. 10.22, 10.23 изображены типовые заготовки, обрабатываемые лазером. В последнее время часто возникает необходимость резки объемных заготовок сформированных пластическим способом из листового материала.

Физические процессы при лазерной обработке. Воздействие лазерного излучения на материалы характеризуется общими положениями, связанными с поглощением и отражением излучения, распространением поглощенной энергии по объему материала за счет теплопроводности и других факторов. При воздействии излучения на металл возможны три состояния: нагрев, плавление и испарение. В зависимости от плотности мощности лазерного излучения температура, скорость нагрева, плавления и испарения металла будут различными. Указанные параметры характеризуют изменение структуры материала и процесс разрушения, и, следовательно, изменяя мощность и время воздействия лазерного излучения на металлы, можно управлять процессом обработки.

Для обработки металлов применяются технологические установки на основе твердотельных и газовых СO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Для интенсификации процесса в зону обработки подается под давлением струя газа, причем скорость резки существенно зависит от параметров газа — состава, расхода и давления (например, для резки сталей и сплавов никеля чаще используют кислород, для резки неметаллических материалов — сжатый воздух, азот и др.).

При лазерной резке металлов с подачей струи кислорода скорость резания увеличивается за счет следующих факторов:

• кислород способствует предварительному оксидированию металла и уменьшению его отражательной способности;

10.3. Станки для лазерной обработки

249

•теплота экзотермической реакции кислорода с металлом усиливает термическое действие лазерного излучения;

•струя сдувает и уносит из зоны обработки расплав и продукты сгорания металла, обеспечивая одновременно приток кислорода непосредственно к фронту реакции горения;

•струя сокращает время остывания материала.

Лазерная резка металлов непрерывным излучением. Исследования процесса газолазерной резки (ГЛР) сталей непрерывным излучением и использованием кислорода показали существование стационарного и нестационарного механизмов разрушения [27]. Теоретическая модель процесса предполагает, что после воспламенения металла через некоторое время устанавливается режим стационарного разрушения, при котором его скорость v0 определятся только температурой на границе разрушения Т0 в зоне обработки. Однако до момента стационарного разрушения существует переходный период — нагревание верхней кромки металла до исходной температуры Т0 и увеличение скорости перемещения границы разрушения до v0, который сопровождается перераспределением поглощенной энергии лазерного излучения.

В начальный момент граница неподвижна, и вся теплота отводится внутрь металла (нагрев), а также расходуется на образование прослойки жидкого металла, образования оксидов и на нагрев этой прослойки до Т0. Скорость продвижения границы разрушения в переходный период незначительна по сравнению со стационарной. При достижении Т0 скорость разрушения резко возрастает до v0, т.е. изменение скорости границы разрушения носит ступенчатый характер.

Лазерная резка металлов импульсно-периодическим излучением. В лазерных станках применяют лазеры, работающие в импульсно-периодическом режиме. В них в качестве активной среды используются кристаллы иттрийалюминиевого граната, рубина, стекла с неодимом и др. Такие установки обладают достаточно высокой энергией (до 100 Дж и более) и широким диапазоном длительности импульса (от десятков микросекунд до нескольких миллисекунд).

Наряду с преимуществами таких лазеров над газовыми, связанными с возможностью управления параметрами режима обработки, они обладают существенным недостатком — невысокой частотой импульсов (несколько десятков герц). В зависимости от соотношения толщины разрезаемого металла, энергетических характеристик излучения и скорости резки, возможны две схемы формообразования реза по глубине материала.

Первая схема — при обработке тонколистового металла, когда каждый импульс образует в материале элементарное отверстие радиусом rэ. Следовательно, процесс резки характеризуется коэффициентом перекрытия элементарных отверстий. Если шаг обработки S > 2rэ, то рез образовываться не будет, а на металле появится перфорация. Шероховатость поверхности реза можно оценить выражением

			Rz r ª		2	º	,
			э ¬1		1 (1 Kп )	¼
где Kп	2rэ	S	— коэффициент перекрытия.
	2rэ

250 ГЛАВА 10. СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И ВОДОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

Наибольшее влияние на шероховатость оказывает скорость обработки, и для уменьшения Rz следует снижать скорость обработки или повышать частоту импульсов. При увеличении энергии импульса Wи возрастает радиус элементарного отверстия rэ , что приводит к снижению Rz.

Вторая схема имеет место при обработке деталей больших толщин. После перемещения луча на шаг S передний край светового пятна образует очередное элементарное отверстие, а остальная часть участвует в дальнейшем углублении ранее образованных отверстий, что вызывает появление ступенчатой поверхности разрушения. При этом полная глубина реза будет зависеть от количества импульсов, попадаемых в каждое элементарное отверстие в процессе движения лазерного луча. Рассмотренная модель лазерной резки импульсно-периодическим излучением основана на испарительном механизме, а рез представляет собой последовательное расположение отверстий с определенным перекрытием.

10.3.2. Технология лазерной обработки металлов

Из всех процессов лазерной обработки резка (по объему применения) занимает ведущее положение. Для разделительной резки металлов и неметаллических материалов используется более 50% лазеров, а с учетом поверхностной обработки — более 80% лазеров.

Для лазерной резки металлов можно выделить основные факторы, определяющие производительность и качественные показатели процесса (рис. 10.24):

•мощность лазерного излучения;

•плотность мощности, зависящей от мощности и площади пучка πr2f на поверхности обрабатываемой заготовки;

•фокусное расстояние f;

•скорость резки vр;

•состав, свойства и толщина h обрабатываемого материала;

•поглощательная способность материала;

•диаметр D0, конфигурация сопла для подачи газа и расстояние от среза сопла

до поверхности материала , определяющие параметры и динамику струи газа;

• давление и состав газа.

Качество лазерной резки определяют следующие показатели (см. рис. 10.24):

•отклонение от заданной линии реза;

•шероховатость поверхности реза;

•ширина реза В;

•отклонение ширины реза j;

•радиус R оплавления верхней кромки;

•протяженность зоны термического влияния

Вз. т. в;

• количество грата (наплывы на нижней кромке металла).

Размерная точность обрабатываемых деталей — отклонение от заданной формы и взаимное расположение их элементов — в основном определяется

Рис. 10.24. Параметры реза погрешностями несущей системы станка, исполни-