Технологические характеристики процесса

Производительность УЗРО определяется количеством удаляемого с заготовки материала в единицу времени и зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, амплитуды и частоты колебаний инструмента, давления его на обрабатываемую заготовку, характера абразива и его концентрации в суспензии, условий обмена абразива в зоне резания, площади и глубины обработки и других факторов. Материалы, имеющие критерий хрупкости t_х (под которым понимается отношение сопротивления сдвигу к сопротивлению на отрыв) более 2 (стекло, германий, кремний и др.) наиболее эффективно обрабатываются УЗ методом. Производительность обработки таких материалов почти пропорциональна квадрату критерия хрупкости и достигает на станках средней мощности (50-84) мм³ /с. Значительно хуже (в 100 раз и более) обрабатываются данным методом твердые сплавы и другие материалы, имеющие хрупкости менее 2 (1<t_x < 2). Величина оптимальной удельной статической нагрузки, соответствующая максимальной производительности, зависит главным образом от площади инструмента, амплитуды колебаний, среднего размера абразивных зерен, свойств обрабатываемого материала и конфигурации инструмента. Для инструментов площадью 50-150 мм² , амплитуды колебаний 30-50 мкм и абразива карбида бора № 5 значение оптимальной статической нагрузки находится в пределах 0,15-0,2 МПа.

Из всех используемых видов абразива наибольшую производительность обеспечивает карбид бора (В₂С), за исключением алмаза, который применяется редко. В С используется при обработке твердых сплавов, драгоценных камней. Электрокорунд и карбид кремния пригодны для стекла, керамики и других менее прочных материалов. Максимальная производительность достигается при 30-40 % весовой концентрации абразива в суспензии.

С увеличением глубины обработки производительность снижается за счет ухудшения условий обмена в рабочей зоне абразивной суспензии и эвакуации продуктов резания. Улучшение условий обработки с увеличением глубины может быть достигнуто - периодическим подъемом инструмента в процессе обработки, применением полого инструмента с толщиной стенки 0,3-0,5 мм, нагнетанием суспензии через отверстие в инструменте (или детали) и вакуумного отсоса абразивной суспензии.

Так при нагнетании абразивной суспензии через отверстие в инструменте с давлением 0,2-0,3 МПа производительность обработки стекла достигает 166 мм /с.

Основное влияние на точность УЗРО оказывает стабильность рабочего зазора между стенками детали и инструмента. Величина бокового зазора зависит от: зернистости абразива, глубины обработки, износа инструмента, наличия поперечных колебаний инструмента и других факторов. Величина образующегося зазора при ФУЗРО примерно в 1,5 раза больше среднего размера зерен абразива основной фракции. Для повышения точности обработки осуществляют коррекцию размеров инструмента. На черновых операциях при работе абразивами зернистостью № 8-12 коррекция размеров инструмента по сравнению с номинальными размерами детали составляет 0,2-0,3 мм, а при чистовой обработке абразивами № 3-М40 около 0,08-0,10 мм. При УЗРО возникают также неточности геометрической формы обрабатываемых поверхностей: конусность, овальность, округления поверхности на входе инструмента в деталь и сколы на выходе его из детали. Округления исключают последующим шлифованием, а сколы - подклейкой перед обработкой дополнительной детали (например, стеклянной пластинки). Конусность сквозных отверстий уменьшают последующей калибровкой контура неизношенной частью инструмента и применением более мелкого абразива. При УЗРО достижима точность размеров 0,01-0,02 мм, а точность взаимного расположения поверхностей в пределах +- 0,005 мм.

Качество поверхности. Шероховатость обработанной поверхности зависит от величины абразивных зерен, свойств обрабатываемого материала, величины амплитуды, шероховатости поверхности инструмента и типа жидкости, несущей абразив. Шероховатость поверхности определяется величиной частиц материала, скалываемых с поверхности детали абразивными зернами. Следовательно, шероховатость уменьшается с уменьшением размеров зерна и с увеличением твердости материала. Кроме этого следует отметить, что шероховатость поверхности дна глухих отверстий на 1,5-6 мкм меньше, чем шероховатость на боковых стенках. Использование мелких абразивных зерен и небольшой амплитуды позволяют получить шероховатость для многих материалов в пределах R_z= 2,5-0,32 мкм.

УЭРО не сопровождается такими дефектами термического происхождения, как трещины и прижоги, которые возникают при шлифовании и электроэрозионном методе. Установлено, что при УЗРО твердого сплава и закаленной стали происходит упрочнение поверхностного слоя и возникают сжимающие остаточные напряжения. Поверхностный слой хрупких неметаллических материалов содержит трещиноватый слой, глубина которого при обработке стекла, кварца, ситалла, примерно в четыре раза больше высоты микронеровностей поверхности R _z .