В момента в областта на металообработването е определена посока, свързана с намаляване на надбавките и разширяване на обхвата на довършителните операции. Намаляването на надбавките ви позволява да спестите материални ресурси за производството на части и машини, а непрекъснато нарастващите изисквания за точност и качество на обработените повърхности определят тенденцията към използване на довършителни операции, особено когато ние говорим заза висока точност на обработка. Сред довършителните операции магнитно-абразивната обработка (MAT) заема достойно място, като високоефективен метод за обработка на метали. Позволява, с най-малко отнемане на материал, да се влияе най-активно върху обработваната повърхност и да се контролира микрогеометрията и физическото състояние на повърхностните слоеве на продукта. Това гарантира тяхната максимална устойчивост на износване и устойчивост на умора.
Процесът на магнитно-абразивна обработка се основава на механичното и механохимично отстраняване на метала и неговите оксиди от повърхността на обработвания детайл, както и изглаждането на микрограпавостта чрез тяхната пластична деформация чрез зърна от магнитен абразивен прах, който, под въздействието на постоянно магнитно поле увеличават своята плътност и се притискат към обработваната повърхност, извършвайки относително движение. Подаването на охлаждаща течност в зоната на обработка, която в този процес действа като носител на повърхностноактивни вещества, а не като средство за охлаждане на частта, осигурява протичането на процеса на електролиза, в резултат на което повърхностният слой на материала на детайла и феромагнитната основа на праховите зърна се разтварят. Анодното разтваряне на металната повърхност на обработвания детайл влияе върху отстраняването на метала, а разтварянето на феромагнитната основа на праховите зърна осигурява отварянето на абразивните частици и спомага за увеличаване на тяхната режеща способност.
Процесът на обработка, използващ метода MAO, е от естеството на селективно и ориентирано абразивно микрорязане и микрополиране. Същността на селективното абразивно микрорязане е, че при относително големи микроиздатини праховите зърна влизат в контакт предимно с върховете на ръбовете, които са концентратори на линии на магнитно поле. Всеки работен елемент (зърно) в магнитно поле се настройва с най-голямата си ос по посока на магнитните силови линии, т.е. към третираната повърхност. При износване и притъпяване на върховете по време на обработката, елементът се преориентира по такъв начин, че новообразуваната най-голяма ос е насочена по магнитните силови линии. В резултат на това повърхността на детайла се обработва с остри ръбове, т.е. протича процесът на ориентирано абразивно рязане.
Тъй като в MAO връзката на абразивния инструмент е енергията на магнитното поле на електромагнит, способен да държи зърната на праха (инструмента) в подвижно свързано състояние, както и да ги координира спрямо повърхността, която се обработва, тя става възможно значително да се променят условията на полиране.
Характеристики на метода MAO: непрекъснат контакт на праха с обработваната повърхност на детайла, което намалява цикличните натоварвания на системата машина-приспособление-инструмент-част и спомага за повишаване на точността на геометричните размери и формата на обработваната повърхност ; липсата на твърдо закрепване на абразивното зърно във връзката, което насърчава спонтанното изравняване на режещия инструмент спрямо формата на обработваната повърхност и елиминира вероятността от критични налягания и температури в зоната на рязане; повишаване на физико-механичните показатели за качество на повърхностния слой на материала на продукта; способността да се контролира твърдостта на инструмента и по този начин да се осигури регулиране на отстраняването на метала от формовъчната повърхност на продукта; липса на триене на лигамента върху повърхността на продукта, което значително намалява температурата в зоната на абразивна обработка; способността да се режат магнитни абразивни прахови зърна с най-остър ръб (няма нужда от периодично повторно заточване на инструмента); изпълнение на размерна или безразмерна (декоративна) обработка, осигуряваща отнемане на метал от 0,02...0,50 mm на диаметър за 10...120 s; намаляване на грапавостта c Ра= 1,25...0,32 до Ра - - 0,08...0,01 µm или s Ра-= 10,0... 2,5 до Ра- 0,32... 0,08 µm; поддържане на геометричните размери в рамките на толеранса, оставен за операцията на смилане; елиминиране на запушването на инструмента, което позволява полиране на меки и вискозни материали като мед, алуминий, титан.
Ориз. 9.1.
На фиг. Фигура 9.1 показва диаграмата на MAO, използвайки примера за обработка на цилиндрични части. Заготовка детайл 1 пасва между полюсните накрайници 2 електромагнит 3 с някои празнини, в които се подава прахът 4, притежаващи магнитни и абразивни свойства. Механичното задвижване придава на детайла въртеливо и осцилиращо движение по оста. Силите на магнитното поле задържат зърната на праха в работните междини, притискат ги към повърхността на детайла и го обработват. Към работните междини се подава охлаждаща течност (емулсия, керосин и др.). В този случай функциите на източник на енергия и еластичен лигамент се изпълняват от енергията на постоянно магнитно поле. Степента на еластичност на „магнитната“ връзка се регулира лесно чрез промяна на силата на магнитното поле, което позволява на MAO процеса да се доближи до смилане със свързан или свободен абразив и по този начин да се възползва от първото и второто в един работен цикъл.
Магнитно абразивно третиране (MAT)(Английска магнитно-абразивна обработка, немски Magnetschleifbearbeitung) - абразивна обработка, извършвана, когато детайлът и абразивните зърна се движат един спрямо друг в магнитно поле(съгласно ГОСТ 23505-79 „Абразивна обработка. Термини и определения“).
Същността на магнитната абразивна обработка е, че прахообразната феромагнитна абразивна маса, уплътнена с енергия магнитно поле, упражнява абразивен ефект върху детайла.
Магнитно-абразивният метод може да се използва за успешна обработка на повърхности: цилиндрични външни и вътрешни, плоски, тела на въртене с извита образуваща, винтове и др.
Най-често срещаното приложение на магнитната абразивна обработка е редукцията грапавоствърху обработените повърхности, като същевременно повишава качествените характеристики на повърхностния слой.
История на развитието на МАО технологията
Идеята за използване на енергията на магнитното поле за механична обработка на части принадлежи на Н. И. Каргалов, който през 1938 г. предлага метод за обработка на вътрешните повърхности на тръби с абразивен прах, който има феромагнитни свойства.
През 1956-1959г. в САЩ, Франция и други страни са регистрирани редица патенти за методи и устройства за магнитно-абразивна обработка със свободен абразивен прах в променливо, циклично променящо се магнитно поле.
През 1960-1961г В СССР две групи изследователи, ръководени от В.А. Шалнов и В.Н.
В СССР през 80-те - началото на 90-те години изследванията в областта на магнитно-абразивната обработка се извършват главно от научни екипи Минск(Скворчевски Н. Я., П. И. Ящерицин, Чачин В. Н., Сакулевич Ф. Ю., Хомич Н. С., Кудинова Е. Н., Абрамов В. И., Кулгейко М. П., Романюк С. И., Михолап С. В., Лепший А. П., Али Хюсеин Кадхум) и Ленинград (Барон Ю. М., Приходко С. П., Кобчиков В. С., Нестеров В.М., Желтобрюхов Е.М.).
През 90-те години магнитната абразивна обработка се извършва от екипи от научни отдели на Физико-техническия институт на Националната академия на науките на Беларус, БНТУ, научно-инженерно предприятие "Полимаг" (Беларус). Разработени и внедрени са теоретични и практически проблеми на полирането в магнитно поле на цилиндрични и сферични повърхности на продукти, работещи главно в триещи възли на машини и механизми. Проучвателните проучвания показват обещанието за използване на магнитно абразивно третиране за подготовка на повърхностите на продукта преди операции заваряванеи покритие.
IN последните годиниПровеждат се изследвания върху магнитно-абразивната обработка на повърхности на прецизни части електроника , оптикаи лазерна технология ( Унитарно предприятие "Полимаг". . , MATI (САЩ)).
През последното десетилетие технологията за магнитна абразивна обработка е разработена в много страни по света. Изследователски екипи от различни университети и компании се занимават с изследвания в тази област:
- Единно предприятие "Полимаг" (Н. С. Хомич и др.) - БНТУ- Институт по физика и технологии на Националната академия на науките на Беларус - Беларуски държавен аграрно-технически университет (Акулович Л.М., Сергеев Л.Е. и др.) - Индийски технологичен институт (В.К. Джайн), Д. Сингх (Дхирендра К. Сингх) , В. Рагурам, П. Кумар (Прашант Кумар и др.) - Технологичен университет Туси (М. Вахдати, Е. Садегиния), А. Шокуфар (А. Шокуфар) - Технологичен университет в Гуангдонг, провинция Гуандун(Q. S. Yan, W. Q. Gao и др.) - Китайски университет Ji Liang, провинция Джъдзян(Xu L.-tsz., L. J. Xu) - Университет за наука и технологии в Ляонин, провинция Ляонин(Y. Chen, F. Yan, C. Q. Zhu и др.) - Технически университет в Тайюан, провинция Шанси(Cheng Hongling, Li Wenhui, Yang Shichun, Xingao Yao, Yanhong Ding и др.) - Университет за наука и технологии в Чанчун, провинция Гирин(Shuren Zhang, Lifeng Yang, Guoxiang Wu и др.) - Zhejiang University of Technology, провинция Джъдзян(Шиминг Джи, Гуода Чен и др.) - Университет Хуа Чао, провинция Фудзиен(J.C. Fang, Z.Y. Zhao и др.) - Университет Хунан Юелушан, провинция Хунан(Shaohui Yin и др.) - Шанхайски транспортен (Jiaotong) университет, Шанхай (Yan Wang, Dejin Hu) - Shenyang Northeastern University, провинция Ляонин(Y.P. Sun, S.X. Yuan, B.F.Feng, G.Q.Cai, J.S.Shi) , Hu G.-f. (G.F. Hu) и др.) - СПбСПУ(Ю. М. Барон) - OGTU(В. А. Литвиненко) - ASTU(Ikonnikov A.M.) - Трансилвански университет (T. Deaconescu, A. Deaconescu и др.) - Канзас (L. Gillespie (LaRoux K. Gillespie)) - MATI Company (G. Kremen, L. Igelshteyn, S. Feygin и др. ) - Държавен университет на Оклахома (Ming Jiang), R. Komanduri (R. Komanduri)) - Национален централен университет в Chongli (Geeng-Wei Chang, Biing-Hwa Yan, Tsung-Jen Cheng) - (V.S. Mayboroda и други) - ДонНТУ(Matiukha P.G., Gusev V.V. и др.) - Корейски институт за напреднали науки и технологии (Min-Seog Choi) - Национален университет Pugyong, Пусан (Jung-In Lee, Kwak Jaesop (Jae-Seob Kwak), Dae-Min Kang, и др.) - Университет Конгук (S.-L. Ko, J. I. Park) - Университет Myongji (Hee-Nam Kim, Dea-Wha Soh) - Университет Seyeon (Jeong-Du Kim) - Университет Utsunomiya (Takeo Shinmura, Ya. Zou (Y. Zou), H. Yamaguchi (Hitomi Yamaguchi), A. Kobayashi) - Kanto Polytechnic College (H. Fujita) - Yamanashi University (O. Sigiura) - Nagoya University (T. Mori, K. Hirota и др.) - М. Анзай, Т. Имахаши и др.Класификация на режимите на МАО
Класификация по три критерия:
- Функционално предназначение
- I - магнитното поле образува режещ инструмент с контролирана твърдост от прахообразна феромагнитна абразивна маса и създава сили на рязане;
- II - магнитното поле образува режещ инструмент с контролирана твърдост от прахообразна феромагнитна абразивна маса, създава сили на рязане и придава режещи движения на режещия инструмент;
- III - магнитното поле придава сили на рязане и движения на неоформената маса от феромагнитен абразивен прах;
- IV - магнитното поле придава движенията, необходими за рязане директно на детайла или абразивния инструмент;
- V - магнитното поле в зоната на обработка засилва или подобрява качествените характеристики на съществуващите методи за абразивна обработка.
- Форма на обработваните повърхности
- А - схеми за обработка на външни повърхности на въртене;
- B - схеми за обработка на вътрешни повърхности на въртене;
- B - схеми за обработка на равнини и профилирани повърхнини;
- D - схеми за обработка на тримерни фасонни повърхности.
- Тип на използвания магнитен индуктор
- 1 - вериги с електромагнитни DC индуктори;
- 2 - вериги с електромагнитни индуктори с променлив ток;
- 3 - вериги с електромагнитни индуктори на трифазен ток;
- 4 - вериги с индуктори с постоянен магнит.
МАО режими от група I:
а) Обработка на външни цилиндрични или фасонни повърхности на въртене (Фигура 1а). За да направите това, детайлът 1 се поставя между полюсите на електромагнит с постоянен ток. Междините между полюсите 2 и повърхността, която се обработва, се запълват с магнитен абразивен прах 3. Това създава един вид абразивен инструмент, който копира формата на повърхността, която се обработва. Твърдостта на този инструмент може да се контролира чрез промяна на силата на магнитното поле в работните междини. Магнитното поле задържа праха в празнините и го притиска към третираната повърхност. Режещите движения, необходими за обработката, са въртене и осцилация на детайла по оста.
б) Обработка на външни цилиндрични и фасонни повърхности на въртене с малки диаметри с конзолно закрепване на детайли (Фигура 1b). Едновременно се обработват няколко детайла 5, всеки от които е фиксиран в отделен шпиндел. Пръстеновидната вана 4 е изработена от немагнитен материал и е напълнена с магнитен абразивен прах. Полюсите на електромагнитите с противоположна полярност са разположени по вътрешния и външния периметър на банята. Когато са включени, прахът образува абразивна среда с регулируема твърдост във ваната. Заготовките се подлагат на три работни движения: въртене около собствените си оси, трептене по оста и движение по средната обиколка на пръстеновидната вана.
в) Обработка на винтови повърхности (Фигура 1в). Заготовката се поставя вътре в цилиндрична немагнитна камера 9, фиксирана между полюсите на електромагнит с постоянен ток 8, който, когато е включен, придава определена твърдост на масата от магнитен абразивен прах вътре в камерата. Когато детайлът 10 се върти, полираната резба, подобно на винт, се стреми да измести магнитния абразивен прах от камерата и едната страна на профила на резбата е предимно подложена на полиране. За да се обработи втората страна на профила, посоката на въртене на детайла 10 се променя в същото време посоката на движение на праха.
d) Завършване на работната повърхност на ножа (Фигура 1d). Електромагнитът 12 служи за задържане на магнитния абразивен прах 13 между полюсите и за промяна на неговата твърдост синхронно с вертикалните колебания на фрезата. Когато фрезата се движи нагоре, електромагнитът се включва, а когато се движи надолу, се изключва. Тази синхронизация на включване и изключване е необходима, за да се предотврати затъпяване на режещите ръбове на ножа.
д) Обработка на вътрешната повърхност на немагнитен тънкостенен контейнер (Фигура 1d). Част от магнитен абразивен прах 15 чрез силите на магнитно поле, индуцирано от електромагнит 16, се притиска към повърхността, която се обработва, и се предпазва от въртене заедно с детайла.
МАО режими от група II:
а) Обработка на външни повърхности на въртене (Фигура 2а). Трептенията на полюсните накрайници придават допълнителни движения на магнитния абразивен прах в работните междини от силите на магнитното поле вместо от трептенията на детайла. Тази схема е ефективна за магнитно-абразивна обработка на стругове, където шпинделът няма осцилиращо движение по оста, както и за обработка на масивни детайли.
b) Обработка на равнини с помощта на индуктор с постоянен магнит (Фигура 2b). На работната крайна повърхност на индуктор 2, редуващи се полюси и постоянни магнити. Магнитен абразивен прах, фиксиран от силите на магнитното поле върху крайната повърхност на индуктора, се върти заедно с индуктора и полира повърхността на прогресивно движещия се детайл 1.
в) Обработка на профилирана повърхност (Фигура 2в). Върху детайла 3 с помощта на осцилиращ индуктор 4 върху постоянни магнити, придавайки сили на рязане и трептения на зърната от магнитен абразивен прах, поставени в работната междина.
d) Обработка на външната сферична повърхност (Фигура 2d) (AS 531715 СССР). Магнитното поле в работните междини се индуцира от електромагнит 5 постоянен ток. Обработката се извършва чрез завъртане на детайла 6 и полюсните накрайници 7; последните предават въртене на магнитния абразивен прах 8 в работните междини.
д) Обработка на вътрешни канали на сачмени лагерни пръстени (Фигура 2d) (AS 20444 NRB). Осъществява се чрез въвеждане в обработвания пръстен 9 - въртящ се полюс 10 на електромагнит 11 с магнитен абразивен прах, задържан по периферията на неговия полюс.
е) Обработка на вътрешните повърхности на тръбите с помощта на въртящ се електромагнит (Фигура 2д) (AS 21083 NRB, AS 657978 СССР). Електромагнитима няколко секции от намотки 12, поставени в жлебовете на корпуса 13. В този случай пръстеновидните секции 14 стават противоположно заредени полюси, задържат магнитния абразивен прах и му предават работното въртеливо движение. Освен това електромагнитът се движи по оста на тръбата, увличайки магнитен абразивен прах в работните междини.
Режими на МАО от група III:
а) Обработка на вътрешни повърхности на тръби (Фигура 3а) (AS 55507 СССР). Магнитен абразивен прах 2 се поставя в тръба 1 и се принуждава да се върти с помощта на въртящо се магнитно поле, създадено от трифазен електромагнитен индуктор 3.
б) Повърхностна обработка свободна форма(Фигура 3b). Заготовка 4 с произволна форма е фиксирана вътре в немагнитен контейнер 5, заобиколен от електромагнити 6. С алтернативно импулсно активиране на електромагнитите, масата от магнитен абразивен прах 7 се движи вътре в контейнера към включени този моментелектромагнит.
c) Обработка на долната повърхност на листовия материал (Фигура 3c). Листовият материал 8 се изтегля между електромагнита 9 и контейнера 10, съдържащ магнитен абразивен прах 11 (патент 1507495 Франция).
Същността на магнитно-абразивната обработка (МАТ) се основава на способността на феромагнитна маса, поставена в магнитно поле, без никакви преобразуващи механизми, да упражнява абразивен ефект върху повърхността на обработвания детайл. МАО се класифицира като довършителен вид лечение. В този случай движението на рязане може да се предаде както на детайла, така и на инструмента.
В първия случай детайлът се поставя между полюсите на електромагнита с някои празнини, в които се излива прах, който има магнитни и абразивни свойства. Частите комуникират въртеливо и осцилиращо (по оста) движение. Силите на магнитното поле задържат зърната на феромагнитния прах в пролуките и, притискайки повърхността на детайла, го обработват. Охлаждащата течност (емулсол, керосин) също се подава към работните междини.
MAO се използва за обработка на детайли от стомана, чугун, цветни метали и сплави, пластмаси, стъкло, предварително обработени чрез струговане, фрезоване, шлайфане. В сравнение с традиционните методи за абразивна обработка, МАО осигурява увеличение на производителността на труда с 3...5 пъти, а при полиране на сферични стъклени лещи - с 5...6 пъти. В същото време цената на абразивните инструменти се намалява 2…3 пъти.
Използвайки MAO, е възможно да се намали първоначалната грапавост от Ra=1,25...3,2 µm до Ra=0,08...0,01 µm; вълнообразност - 8...10 пъти, фасет - 1,5...2 пъти. Точността на размерите и формата не се променя. Основните предимства на MAO са възможността за обработка на ултратънки продукти (h=0,05...0,5 mm), продукти с неправилна геометрична форма, възможност за откриване на дефекти от предишна обработка (пукнатини, изгаряния...)
Като оборудване за MAO се използват както универсални MRS, така и специални високопроизводителни инсталации.
1. За полиране на валове можете да използвате винтови стругове със специално изработен магнитен индуктор, монтиран на опората на машината, и с допълнителен осцилиращ преден център.
За полиране на равнини се използват следните MAO схеми:
На повърхностно шлифовъчна машина с хоризонтален шпиндел. Вместо абразивно колело, към шпиндела на машината е прикрепен електромагнитен диск, по периферията на който в магнитно поле е равномерно израснала четка от феромагнитен абразивен материал. Когато бъдат атакувани, те полират детайли, направени от немагнитен материал. Електромагнитният диск може да се състои от няколко U-образни елементарни магнита или пръстеновидни соленоиди със стоманени сърцевини, монтирани в шпиндел върху дорник. Електромагнитите се захранват с постоянен ток. Бункер с абразивни феромагнитни чипове е монтиран върху тялото на шлифовъчната глава до въртящия се електромагнитен диск. Чрез отваряне на бункера, докато дискът се върти, абразивната среда се нанася равномерно върху повърхността на диска. Зърната на абразивната среда са разположени по линиите на полето и се притискат към цилиндричната повърхност на диска. Получената четка е доста еластична и се самозаточва добре. Отработената абразивна среда се отстранява чрез изключване на електромагнита. Разстоянието между образуващата на диска и детайла се настройва на δ=4...6mm.
Полирането на равнините на магнитопроводими детайли и тънки немагнитни може да се извърши на вертикална фреза, в чийто шпиндел е вкаран магнитен индуктор за повърхностно шлайфане.
За MAO на вътрешни цилиндрични повърхности се използват специални машини, където един полюсен елемент се вкарва в частта, към която се подава прах заедно с охлаждащата течност, а външните полюсни части покриват частта, извършваща въртеливо движение, и се извършва осцилиращо движение от вътрешния връх.
Като абразивни материали за MAO се използват металокерамики, получени чрез пресоване на абразивни и феромагнитни компоненти, както и чугунени и стоманени стружки. В металокерамиките абразивният компонент може да бъде бял електрокорунд, хромов карбид, титанов карбид или силициев карбид. Масовата част на желязото е 70...80 5. Оптималният размер на зърното трябва да бъде в диапазона от 125...315 микрона.
Режимите на MAO се определят от параметри, характеризиращи механичното движение на детайла и магнитния индуктор, размери, конфигурация на работните междини, сила на магнитното поле, свойства на металокерамиката и охлаждащата течност. По този начин за полиране на стоманени детайли d = 20…100 mm се използват следните режими: v z = 1… 2 m/s, v osc = 8… 10 Hz, S = 6… 8 m/min, EBM металокерамика 40 + 80 % Fe, размер на зърното 160...250 микрона, магнитна индукция 1...1,3 T, работна междина 1...1,5 mm, дължина на плоските върхове 60...80 mm, ъгъл на покритие на детайла от полюсите 90˚ , охлаждаща течност - 5% разтвор на Е2 емулсол във вода. За 10...15 s грапавостта с Ra = 0,16...0,08 µm стана равна на Ra = 0,04...0,02 µm.
В сравнение с процесите на довършителни работи, при които се използва абразивен инструмент с твърда връзка, MAO причинява леко нагряване на продукта: без охлаждаща течност до температура T=270...300˚C, с използване на охлаждаща течност до температура T= 45...55˚C.
Магнитно абразивно третиране
Резюме. Разгледани са въпросите за разработване на технологии и създаване на оборудване за довършителна повърхностна обработка с помощта на магнитно-абразивен метод. Показана е възможността за използването му както за прости, така и за детайли със сложна форма, изработени от различни материали - метали и сплави, керамика, монокристали и др. Ключови думи: магнитно-абразивна обработка, полиране, формоване.
Фирма Полимаг има богат опит в разработването на оригинални ефективни технологиии създаване на специално оборудване с различна степен на сложност за довършителна обработка (най-често магнитно абразивна) на продукти, използвани в машиностроенето и уредостроенето, оптичната, електронната и други индустрии.
Процесът на магнитна абразивна обработка (MAT) включва фероабразивен прах, уплътнен от магнитно поле. Основната разлика между MAO и традиционните абразивни методи е липсата на свързващо вещество, което позволява образуването на режещ контур от абразивни елементи директно на повърхността, а броят на работещите микро- и субмикроелементи на единица площ е многократно по-голям, отколкото при смилане. В същото време по време на МАО преобладават процесите на субмикродраскане, еластопластично срязване на метал и микроизглаждане на повърхността,
Николай Хомич,
Директор на научно-инженерното предприятие "Полимаг", кандидат на техническите науки
стойностите на отоплението и налягането в зоната на обработка са значително по-ниски. Температурата в точката на контакт между фероабразивното зърно и детайла не надвишава 150 ° C и не се образуват дефекти, характерни за абразивната обработка. При МАО ролята на прилаганото импулсно магнитно поле е много важна. Той предизвиква проявата на магнитопластични, магнитоелектрични и магнитострикционни ефекти в приповърхностния слой на пробата. Под тяхно влияние се образуват слабо фиксирани структурни дефекти (дислокации, дисклинации, ротация и др.), По време на предишния
текущата операция по обработка на детайла. Значителна част от тях излиза на повърхността и "мека четка" от фероабразивен прах образува нанорелиф с лека грапавост и близък до повърхността слой с минимални структурни дефекти - потенциални източници на разрушаване на материала на частта.
Методът е много универсален и лесен за прилагане и поддръжка. Благодарение на различни дизайни на елементите на работната зона и широк избор от кинематични схеми е възможно успешно да се обработват както прости, така и сложни профилни повърхности - цилиндрични външни и вътрешни, плоски, тела на въртене с извита образуваща, винтове с различни профили, сложни форми и др. В същото време е възможно Използването на технологични среди с различни състави и свойства в процеса на МАО дава възможност за обработка на продукти от различни материали в широк диапазон
Наносвят на структури и явления
гама - метали и сплави, керамика, монокристали и др.
В зависимост от изискванията, магнитно-абразивният метод може да се използва за полиране или почистване на детайла, както и за модифициране на повърхностния слой. Магнитно абразивното полиране (MAP) осигурява висококачествена повърхност с ниска грапавост (от микро до нано ниво) с минимален брой структурни дефекти. На свой ред, оголването премахва замърсителите и оригиналния оксиден филм, образувайки на негово място подобен тънък нов, който практически не расте с времето и предпазва основния материал от корозия. Магнитната абразивна модификация създава бариерен приповърхностен слой чрез въвеждане на определени легиращи елементи в него и осигуряване на оптимално състояние на напрежение и деформация.
По този начин методът MAO може да осигури необходимото качество и специални експлоатационни свойства на повърхността на продуктите - устойчивост на корозия, износване и механично разрушаване.
В предприятието Polimag се обръща голямо внимание на изследванията и разработките в областта на свръхфината обработка на оптични части, лазерната технология и микроелектрониката.
За магнитно абразивно полиране на плоски, сферични и асферични повърхности с цел подобряване на макрогеометрията и намаляване на грапавостта е създадена програмно управлявана инсталация модел A09 (фиг. 1). Основните му технически характеристики са дадени в табл. 1.
Параметрите на MAP се въвеждат в A09 CNC модула според първоначалните (механично полирани) данни от интерферограмата.
Диаметър на детайла, mm 10...100
Дебелина на детайла, мм 0,5... 30,0
Честота на въртене на магнитния индуктор, s-1 5.25
Грапавост след MAP, Re, nm< 2
Точност на формата на обработвания детайл, μm 0.01.0.05
Време за обработка, мин. 3. 15
Консумирана мощност, kW 1,5
Габаритни размери ДхШхВ, mm 700x600x500
Тегло, кг 80
повърхности. Процесът се извършва чрез автоматично сканиране на пробата с еластичен магнитен абразивен инструмент, като отстраняването на материала става селективно върху изпъкнали участъци от повърхността. Например КАРТА плоска чинияизработена от оптично стъкло с диаметър 28 мм, разрешено за 6 минути. намаляване на макрогеометричния параметър RU от 158 nm на 30 nm и намаляване на грапавостта от 20 на 1,4 nm.
През 2015 г. се планира да завърши работата по създаването на инсталация A14, която превъзхожда по технологични възможности инсталацията A09 и позволява полиране на детайли с размери от 20x20 до 200x200 mm, осигурявайки B.a.< 1 нм (для отдельных задач Б.а < 0,2 нм).
Обща формаинсталация A14 е показана на фиг. 2.
Фирмата е разработила и внедрила в практиката технологии и оборудване за магнитно-абразивна обработка (модифициране, полиране) на външни и вътрешни повърхности на тръби от циркониеви сплави с диаметър 6-15 мм - обвивки на горивни елементи на ядрени реактори. Основната цел е да се повиши устойчивостта на корозия и качеството на повърхността, както и да се замени традиционно използвания процес на ецване на тръби във флуороводородни разтвори, чието използване е опасно за околната среда. Изследване на процеса на магнитно абразивно шлифоване
модификации на циркониеви компоненти, включително реакторни тестове на модифицирани обвивки на горивни елементи, показаха обещанието за промишлено приложение в ядреното инженерство. Разработената технология и инсталация Т15 (фиг. 3) се използват в института
Основен
технически
характеристики
инсталации
Ориз. 1. Инсталация A09
Ориз. 3. Работен модул на инсталация Т15
Таблица 2. Основни технически характеристики на инсталацията Т15
VO настройки
„Z е за магнитен
2 S абразив
< сс О обработки
Име на индикатор Стойност на индикатора
Диаметър на детайла, mm 6...15
Дължина на детайла, m 0,7...5
Грапавост след MAP, Pa, µm< 0,2
Размерно отстраняване на метала, µm 10,30
Скорост на обработка, m/min 0.5.1.5
Консумирана мощност, kW 2,5
Габаритни размери ДхШхВ, m 11.5x0.6x1.3
Тегло, кг 200
индустриални ядрени технологии на Националния изследователски ядрен университет "МИФИ", а също така се тестват в предприятията на Росатом. СпецификацииНастройките на T15 са дадени в таблица. 2.
Заслужава внимание инсталацията MK12 (фиг. 4а) за магнитно абразивно полиране на сложни повърхности на компресорни лопатки от титанови сплави и топлоустойчиви стомани. Основните цели тук са да се подобрят експлоатационните свойства на лопатките - устойчивост на корозия, ерозия и редуващи се механични натоварвания, което ще спомогне за подобряване на експлоатационната безопасност самолет, както и замяна на ръчния труд на работниците при довършителните операции по обработка на тези продукти. Посочената технология и устройства се използват от компанията "Мелита-К" (Казан, Русия), а също така се планира да бъдат внедрени в предприятията на Министерството на авиационната индустрия на Руската федерация.
Технологията и инсталацията Р12 (фиг. 4 б) са разработени и се използват в производството за магнитно абразивно полиране на челните повърхности на щанци от инструментални стомани за пресоване на таблетки от насипни материали, в т.ч. лекарства. Основната задача е да се подобрят качествените характеристики на работните повърхности, както и автоматизацията на процесите. Тази технология и оборудване се използват в предприятието Precision Mechanics (Минск) при производството на щанци за различни приложения.
Инсталацията M14 (фиг. 4 c) извършва магнитно абразивно почистване на ръбовете на продукти от алуминий и други сплави преди заваряване. По време на операциите се отстраняват оксидните филми, образува се повърхност с минимални структурни дефекти и висока устойчивост на корозия. Обработените части практически не се окисляват с времето и са годни за заваряване в продължение на 30 дни или повече (при подготовка чрез химическо ецване този период е само 8 часа). Инсталацията съдържа 3 настройки,
позволяващ освен почистване на ръбове, полиране на плоски и цилиндрични повърхности.
Провеждат се изследвания и се разработват метод и инсталация за магнитно-абразивно полиране на твърдосплавни сменяеми полиедрични пластини с върхове от кубичен борен нитрид с цел осигуряване на зададен радиус на заобляне на режещия ръб и подобряване на качеството на цялата повърхност. на вложката преди нанасяне на покрития. Много предприятия, които произвеждат инструменти за различни цели, се интересуват от тази технология.
Работи се и по създаване на методи и устройства за магнитно-абразивно полиране на вътрешните повърхности на вълноводни тръби от медни сплави за микровълнови радарни устройства. Въвеждането на тази технология и оборудване е планирано в предприятията на концерна за ПВО Алмаз-Антей (Русия).
Организирано е производство за производство на технологични среди (фероабразивни прахове, абразивни суспензии) за магнитно-абразивна обработка на различни материали и завършва създаването на пилотна промишлена площадка за серийно производство на оборудване.
В момента компанията Polimag извършва научноизследователска и развойна дейност и развива сътрудничество с клиенти от страните от ОНД, ЕС, както и от Китай. SI
Вижте: http://innosfera.by/2015/06/Magnetic_abrasive_machining
Един от новите обещаващи методи за довършителна обработка е магнитно-абразивното полиране (MAP), което позволява да се получат ниски параметри на грапавостта на повърхността с височина на микрограпавостта 0 върху материали с различни физични и механични свойства (стомани, твърди сплави, цветни метали). метали и сплави, стъкло и други неметали). Ролята на режещ инструмент в MAP се играе от магнитни абразивни прахове, които едновременно имат високи магнитни и режещи свойства. Гамата от такива прахообразни материали е създадена в СССР и се произвежда индустриално. Силите на рязане се създават с помощта на магнитно поле, действащо върху зърната от магнитен абразивен прах, поставени между полюсите на магнитния индуктор и повърхността, която се обработва.
Същността на MAP е, че обработваната повърхност на детайл или прах с магнитни и абразивни свойства, поставени в магнитно поле, се принуждават да се движат една спрямо друга. Отстраняването на метала се извършва в резултат на силата на праха върху повърхността на детайла и зададените относителни движения.
Разнообразие от геометрични форми на повърхности, изискващи довършителна обработка, и широки възможностиМагнитните полета, способни да изпълняват различни функции по време на абразивна обработка, доведоха до създаването на различни магнитни абразивни полиращи схеми. По-специално, Фигура 3.50 показва някои схеми за полиране на части. В този случай магнитното поле образува вид режещ инструмент от феромагнитната абразивна прахова маса 3, възпроизвеждаща формата на обработваната повърхност и създава нормални и тангенциални сили, които притискат праховите зърна към детайла 1 и ги задържат в работна празнина. Режещите движения на детайла се съобщават по конвенционален електромеханичен начин. В допълнение към въртенето на частта, което в тази схема е основното движение на рязане, частта или полюсите на електромагнитите 2 могат да бъдат придадени на трептене по оста на въртене.
Силите на рязане, независимо от схемата на полиране, се създават от магнитно поле, а величината и посоката на тези сили се определят от силата и структурата на полето в работното пространство.
Ориз. 3.50. Схеми за полиране на части.
Величината на силите на рязане може да се повлияе чрез промяна на силата на тока в намотките на електромагнитите, размера на пролуките между частта и полюсите на електромагнита, както и структурата на полето в работното пространство, което до известна степен се определя от конфигурацията на полюсите на електромагнитите и размерите на междуполярното пространство.
Характеристиките на магнитното абразивно полиране са елиминирането на динамичните натоварвания на абразивните зърна при рязане с абразивен инструмент и произтичащите от това изблици на високи критични температури в локалните зони на обработваната повърхност, липсата на триене на връзката върху частта и рязко намаляване на общата температура на рязане, липса на необходимост от периодично оформяне на абразивния инструмент и изобщо липса на необходимост от производство на абразивни инструменти върху твърда връзка.
Повтарящото се пространствено намагнитване на повърхността на детайла и силовото въздействие на праховите зърна върху него допринасят за укрепване на тънкия повърхностен слой на материала, увеличаване на микротвърдостта и устойчивост на износване и намаляване на величината на остатъчните напрежения на опън.
MAP осигурява работа с относително ниски скорости на въртене (1-3 m / s) на детайла, малки амплитуди (0,5-2 mm) на трептения с магнитна индукция в работната междина от 1-2 T и размер на праховите зърна 0,2 мм.
MAP намалява грапавостта на обработената повърхност от Ra = 1,25-0,32 до Ra = 0,08-0,02 микрона или от Rz = 40-10 до Ra = 0,32-0,16 микрона, подобрява индивидуалните характеристики на формите на детайлите с геометрична точност: намалява вълнообразността и фасетите; осигурява висок интензитет на отстраняване на метала за довършителни операции (до 1 µm/s на диаметър; в рамките на 10-50 s магнитно време, отстраняването е 0,01-0,05 mm), поддържайки размерите, получени в резултат на предишната операция, в рамките на толеранса , увеличавайки контактната якост и устойчивостта на износване на частите с 1,5-2 пъти. Обработката на части по време на MAP се извършва главно част по част в ориентирано състояние.
Методът MAP в момента е получил практическо приложение главно при обработката на външни и вътрешни повърхности на въртящи се тела (бутала, оси и др.) За полиране на равнини.
Понастоящем няма централизирано производство на оборудване за магнитно абразивно полиране и следователно стругови, фрезови и шлифовъчни машини могат да бъдат адаптирани да използват този процес с известна модернизация.