Вібраційна обробка

       Лабораторна робота №80

       Вивчення  основних закономірностей  вібраційної обробки

       Мета  роботи: вивчити основні закономірності вібраційної обробки виробів із чорних і кольорових металів; визначити вплив складу та характеристик робочого середовища на продуктивність і якість поверхонь оброблюваних виробів.

       Короткі теоретичні відомості

       Вібраційна  обробка залежно від характеру  робочого середовища, що використовується (наповнювача, абразивної пасти, поверхнево активних речовин), являє собою механічний та фізико-хімічний процеси зняття невеликих часток металу та його оксидів  з оброблюваних поверхонь, а також  стирання (згладжування) мікронерівностей шляхом їх пластичного деформування, які здійснюють у процесі обробки коливальні рухи. Робоче середовище і оброблювані заготовки здійснюють відносні два рухи: коливальний та циркуляційний – незначний обертовий рух усієї маси.

       Процес  вібраційної обробки залежить від  таких складових:

       - режиму вібрації (амплітуди та  частоти коливань);

       - матеріалу оброблюваних заготовок,  їх маси та форми;

       - характеристики робочого середовища;

       - співвідношення деталей, що оброблюються,та  робочого середовища;

       - типу абразиву, що застосовується  та його зернистості;

       - об’єму робочої камери;

       - ступеню заповнення камери робочим  середовищем та виробами що  оброблюються.

       Характеристика  вібраційних установок

       Конструктивно вібраційні установки відрізняються:

       - типом вібраторів (механічні, інерційні,  де балансні, електроіндукційні, пневматичні, гідравлічні та комбіновані);

       - розміщенням вібраторів (установки  з виносним та внутрішнім розміщенням  вібраторів);

       - числом валів і типом дебалансових механізмів (одно-, дво-, чотири- та десятивалкові);

       - типом підвіски контейнера (на  спіральних і плоских ресорних  пружинах, на гумових амортизаторах,  гумокорундних і пневматичних);

       - типом подачі рідинного середовища  в контейнер (періодичної та  безперервної).

       На  вітчизняних підприємствах розроблені та використовуються різні типи вібраційних  установок з об’ємом робочих  камер прямокутної форми 40, 100, 200, 300, 500 і 1000 дм³ і тороїдної – 50, 10, 800 та 2000дм³

       На  окремих підприємствах машино- та приладобудування використовуються установки відомих іноземних фірм: TIPTON, Вальтер Треваль, Лорд Кемікл, Рото-Фініш.

       На  рис 80.1 показано схему віброустановки ТВУ-5 основні параметри цієї установки: місткість віброконтейнера 5л. максимальна маса завантаження 14кг. максимальна довжина оброблюваних  заготовок 50мм. амплітуда коливань 0…1,5мм. потужність електродвигуна 0,5кВт, частота обертання дисбалансів 3000хв^-1 розміри 550х360х510, маса установки 40кг.

       Вібраційний процес заснований на принципі передачі коливальних рухів заготовкам у  контейнері з наповнювачем, а тому важливе значення має вибір оптимальних  частоти та амплітуди коливань. Дослідженнями встановлено, що оптимальну частоту та амплітуду коливань необхідно зменшити у зворотній пропорційності твердості оброблюваних заготовок.

       Для виробів із загартованих сталей частота  коливань повинна становити w=30…38Гц, а амплітуда коливань А=4,5…5,5мм. Для виробів із кольорових металів частота коливань вибирається w=35…40Гц, а амплітуда коливань А=1…3мм. Більше значення частоти і менше амплітуди приймають в разі полірування та нагартування поверхонь деталей, а менші значення частоти і більші амплітуди – за очисних операцій. Амплітуду необхідно знижувати в разі зменшення товщини деталей, залишаючи постійною частоту коливань.

       Співвідношення  об’єму деталей до наповнювача та пасти визначають інтенсивність  обробки. Об’єм незаповненого простору в контейнері повинен становити 20-25%, а співвідношення оброблюваних заготовок та наповнювача за об’ємом  може змінюватися в процесі завищування  від 1:1 до 1:2,в процесі очищування від 1:2 до 1:4, за опоряджувальних операцій і зміцнення – від 1:2 до 1:3.

       На  рис 80.2 показано графічну залежність знімання металу від ступеня заповнення камери робочим середовищем. Сутність механічного  впливу, який є переважаючим за вібраційних  методів обробки,визначається силою  взаємодії деталей, яка залежить від режиму обробки та кута їх співударів (кута атаки). Динаміка співударів і кут атаки залежать від розмірів, форми та маси оброблюваних заготовок та часток наповнювача, від опору робочого середовища їх перемішуванню.

       За  дуже гострого кута (0…20^о) співударів відбувається проковзування деталей одна по одній із зніманням мікронерівностей поверхонь; за кута співударів 20…70^о маємо мікрорізання з частковим зміцненням (нагартуванням) поверхневого шару, а за тупого кута співударів (70..90^о) – ущільнення поверхневого шару з утворенням вм’ятин.

       Головне значення для якості обробки має  вибір робочого середовища з абразивним матеріалом. Абразивний наповнювач (абразивний порошок, паста) вибирається залежно  від таких вимог, як продуктивність обробки, жорсткість оброблюваної поверхні, а також фізико-механічних властивостей матеріалів оброблюваних деталей. На рис 80.3, 80.4 показано залежності продуктивності обробки та жорсткості поверхні, що оброблюється від типу абразивного матеріалу та його зернистості. Твердий наповнювач, який може мати різну форму, вибирається залежно від жорсткості оброблюваних поверхонь деталей. Для виготовлення твердих наповнювачів використовуються металічні висічки із різних металів, які мають форму у вигляді зірочок, шарів, роликів, а неметалічні – із абразивного бою, плавленого електрокорунду, кварциту, фарфору, мармуру та ін.

       Обладнання, інструменти та матеріали

       1.Тороїдно-вібраційні  установки ТВУ-5 і ТВУ-80-ІМ

       2.Ваги  ВТ100

       3.Набір  металічних і керамічних наповнювачів, абразивних водозмивних паст.

       4.Еталони  шорсткості поверхонь.

       Порядок проведення роботи

       1.Пояснення  викладачем будови та принципу  роботи віброустановок типу ТВУ-5, ТВУ-80-ІМ.

       2.Ознайомлення  з різними типами наповнювачів, порошків і абразивних паст.

       3.Демонстрація  навчальним майстром роботи установок  ТВУ-5, ТВУ-80-ІМ

       4.Самостійна  робота студентів: підібрати необхідний  тип наповнювача, марку абразиву (пасти) та зернистість з довідкових  таблиць залежно від фізико-механічних  властивостей оброблюваного матеріалу  та виду механічної обробки.