И удаляют заусенцы при производстве

Ультразвуковое кавитационное удаление заусенцев с поверхности малогабаритных деталей

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 02.03.2018 2018-03-02

Статья просмотрена: 461 раз

Библиографическое описание:

Сухинина Е. В., Ермаков М. А., Шастин В. И. Ультразвуковое кавитационное удаление заусенцев с поверхности малогабаритных деталей // Молодой ученый. — 2018. — №9. — С. 53-54. — URL https://moluch.ru/archive/195/48595/ (дата обращения: 24.03.2020).

В настоящее время, в области машиностроения существует проблема обработки малогабаритных деталей. На производстве есть участки, на которых вынуждены использовать ручной труд. Большинство деталей, получаемых обработкой резанием, а также после некоторых видов обработки давлением подвергаются ручной финишной обработке, которая заключается в удалении заусенцев. Необходимость данных операции обусловлена требованиями техники безопасности, а также техническими условиями других технологических операций (поверхностное упрочнение, нанесение покрытий, сборка). Низкий уровень автоматизации снижает достижимую точность, качество стабильность и производительность операций.

Для повышения производительности финишной обработки в условиях серийного производства могут быть использованы традиционные и новые перспективные методы автоматизации механообработки поверхностей деталей. Например, анодно-абразивный, химический, электроконтактный способы удаления заусенцев, но эти способы имеют ряд недостатков, таких как: сложность конструкционного исполнения, низкая эффективность процесса обработки, невозможность обрабатывать нетокопроводящие материалы и прочее. Исходя из этого, рекомендуется использовать метод ультразвуковой кавитации.

Метод ультразвуковой кавитации

Кавитация (от лат. cavita — пустота) — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или пустот), которые могут содержать разреженный пар.

Ультразвуковая кавитация — образование и активность газовых или паровых пузырьков (полостей) в среде, облучаемой ультразвуком, а также эффекты, возникающие при их взаимодействии со средой и с акустическим полем.

Ультразвуковая кавитация применяется для очистки твердых тел, снятия заусенцев, эмульгирования, для образования аэрозолей и увлажнения помещений, в пищевой промышленности и пр.

Частота ультразвуковых колебаний определяет интенсивность захлопываний кавитационных пузырьков. Чем ниже частота, тем больше интенсивность каждого отдельного акта захлопывания, так как при низкой частоте пузырек имеет больше времени для формирования и достигает большей величины. Кроме того, при низких частотах звуковая волна имеет большую глубину проникновения, что особенно выгодно при очистке сложных деталей, имеющих отверстия и каналы. Под воздействием низкочастотных ультразвуковых колебаний возможна вибрация самих деталей, что также способствует очистке. Однако при частотах ниже 20 кГц звук становится слышимым. Пронзительный шум и свист, сопровождающие работу ультразвуковых установок на этих частотах, неприятны для слуха человека и оказывают болезненное воздействие. Исходя из вышеуказанных предпосылок, частоты 20–25 кГц являются наиболее приемлемыми для очистки.

От мощности звуковой волны зависит количество кавитаций, возникающих в объеме жидкости. Указывается, что в диапазоне частот 20–50 кГц хорошее, качество очистки в водных растворах достигается при плотности ультразвуковой энергии 2–3 Вт/см2, а при использовании растворителей -— 1–2 Вт/см2.

Установки для ультразвуковой очистки

Промышленностью выпускаются установки для ультразвуковой очистки в основном двух моделей — УЗВ и ВМ. Установки предназначены для очистки узлов и деталей из металлических и неметаллических материалов от различных видов загрязнений. В качестве моющих средств могут быть использованы водные растворы щелочных CMC и различных растворителей.

Для улучшения условий труда обслуживающего персонала — уменьшения вредного влияния ультразвукового поля и паров моющих средств — ванны установок УЗВ заключены в звукоизоляционные кожухи и имеют бортовые вентиляционные отсосы. Для обеспечения необходимого режима работы имеются змеевики для подогрева или охлаждения. Генератор монтируется в отдельном шкафу, что позволяет устанавливать его в месте, наиболее удобном для обслуживания.

Ванны для ультразвуковых установок модели ВМ выпускаются емкостью от 2,5 до 1000 л. Каркас ванн изготовляется из нержавеющей стали. На ваннах предусмотрены устройства для загрузки и выгрузки деталей большой массы.

Пример деталей, изготавливаемых на релейном заводе, требующих ультразвуковую кавитационную обработку

На рисунке 1 представлены малогабаритные детали, которые изготавливают на Релейном заводе. Предположительно, именно их можно подвергать обработке с помощью метода ультразвуковой кавитации.

Рис. 1. Детали, обрабатываемые методом ультразвуковой кавитации: а) переход герметичный микрополосковый СРГ-50–972В; б) Переход герметичный вилка — вилка СРГ-50–974В; в) Вилка кабельная прямая СР-50 (в стадии разработки); г) Вилка кабельная угловая СР-50 (в стадии разработки)

Материалы деталей иих температуростойкость

Для переходов: 29НК сплав прецизионный с заданным температурным коэффициентом линейного расширения.

Температура плавления: 1450 °C

Для вилок: ЛС59–1 латунь свинцовая

Температура плавления: 900 °C

Разработка мероприятия дальнейших исследований метода ультразвуковой кавитации

Дальнейшая работа будет направлена на более подробное исследование данного метода обработки малогабаритных деталей. При этом, должна сохраниться цельность деталей, без нарушения поверхности.

  1. Рождественский В. В. Кавитация. Л.: Судостроение, 1977. — 248c.
  2. Сиротюк, М. Г. Акустическая кавитация. — М.: Наука, 2008. — 271 с.
  3. И. Г. Хорбченко. Звук, ультразвук, инфразвук. — Знание, Москва, 1986. — 164 с.
  4. Каталог продукции АО ИРЗ. — 2014. — 43с.

Решить проблему заусенцев раз и навсегда

К снятию заусенцев при обработке металлов резанием традиционно относятся как к неизбежному злу или досадной необходимости. Чаще всего при разработке процесса изготовления детали внимание уделяют только основным технологическим операциям, в результате экономическая эффективность всей системы при внедрении в производство снижается, поскольку, например, снятие заусенцев не было учтено. Чтобы свести этот негативный фактор к нулю, немецкая станкостроительная группа EMAG открыла еще одно технологическое направление — электрохимическую обработку (отделение EMAG ECM GmbH). Благодаря этому фирма стала первым в мире поставщиком оборудования, предлагающим «из одних рук» оптимизированные и комплексные производственные решения, включающие в себя и снятие заусенцев.

На деталях сложной конфигурации часто присутствуют труднодоступные для обработки места. Казалось бы, на современном металлорежущем оборудовании без проблем можно выполнить «обратную» токарную обработку торца со стороны патрона, проточку карманов, сверление отверстий, пересекающихся внутри детали. Однако ситуация значительно осложняется, если необходимо с высокой степенью чистоты и без негативного воздействия на материал детали удалить заусенцы с этих и подобных им труднодоступных обрабатываемых поверхностей. Использовавшиеся до сих пор механические и термические способы удаления заусенцев, а также методы, применяющие подачу воды под высоким давлением, чаще всего не только не позволяли достигать требуемой производительности, но и обладали низкими показателями экономической эффективности и стабильности результатов.

Особое внимание качеству поверхности после обработки уделяется в условиях средне- и крупносерийного производства, поскольку при этом трудно организовать экономически эффективное удаление задиров и заусенцев, оставшихся на внутренних поверхностях, путем последующей доводки. Следующей трудностью, встречающейся на практике при механических методах удаления, является «вторичный», то есть более мелкий заусенец, образующийся при срезании или заминании «основного» заусенца режущим инструментом, что в конечном итоге также негативно сказывается на качестве обработки поверхности. Предприятие EMAG ECM GmbH (EMAG Electro Chemical Machining), ранее известное как Dorner GmbH (в составе группы EMAG c 2009 г.), опираясь на многолетний опыт поставки собственного оборудования и большое количество экспериментальных разработок, использует электрохимические методы снятия заусенцев, обеспечивающие высочайшее качество готовой поверхности.

Важно отметить, что в противоположность электроэрозионной обработке ЕСМ является более щадящим — безыскровым — способом съема материала. Суть его состоит в том, что деталь в качестве анода, а инструмент в качестве катода подключаются к источнику постоянного или пульсирующего тока. Электрический заряд в зазоре между катодом и анодом переносится через раствор электролита (чаще всего, это нитрат или хлорид натрия). При этом происходит отделение ионов металла с поверхности заготовки. Снятый материал (гидроксид металла) может быть затем удален из раствора электролита фильтрацией. Геометрическая форма рабочей поверхности инструмента (катода) задается в зависимости от требуемых задач обработки. Тем самым удается без излишней механической или термической нагрузки удалять заусенцы локально и только в той части детали, где это действительно нужно (рис. 1). Именно в этом и состоит преимущество метода, предлагаемого EMAG ECM: точное задание места обработки позволяет осуществлять снятие заусенцев с филигранной точностью, а также требуемой стабильностью и повторяемостью результата.

Если рассматривать механическую обработку и удаление заусенцев по отдельности, то с точки зрения современного состояния техники никаких проблем возникать не должно, и на рынке имеются поставщики, успешно предлагающие то или иное решение. Если же рассмотреть процесс обработки в целом, то в настоящий момент только группа EMAG имеет достаточный уровень компетенции по каждому из этих отдельно взятых направлений, чтобы успешно выступать в качестве поставщика комплексного решения по обработке деталей сложной конфигурации, включающего в себя обработку резанием, снятие заусенцев и необходимые средства автоматизации. Для заказчиков EMAG такой единый подход с ответственностью за конечный результат со стороны одного поставщика имеет особенно большое значение, причем именно в связи с задачами удаления заусенцев. Ведь если недостаточно серьезно оценить всю сложность данного вопроса на этапе общего планирования, в ходе внедрения технологии в производство можно столкнуться с большой проблемой. Чтобы этого избежать, необходимо учесть множество нюансов: к примеру, еще перед началом проработки технологического процесса задать требуемое направление схода стружки, поскольку только в этом случае заусенцы можно будет удалить наиболее точно и экономично. На практике же до недавнего времени удаление заусенцев рассматривалось просто в качестве отдельной завершающей операции в общем техпроцессе. В этом случае либо прибегали к дорогостоящей механической доводке, либо требовались дополнительные затраты на изменение конструкции зажимных приспособлений и катодов, если в процессе обработки уже использовалась электрохимия. Комплексный подход EMAG ECM как единого поставщика позволяет с самого начала осуществить оптимальное планирование всего процесса и объединение отдельных технологических единиц в автоматическую линию.

Использование в оборудовании фирмы современной силовой полупроводниковой техники, позволяющей точно регулировать форму импульса и плотность тока, дает возможность достигать высочайшего качества получаемой поверхности. На всех катодах установки ведется постоянный мониторинг протекающего заряда в каждой позиции обработки и, тем самым, объема снятого материала. Обработка производится без непосредственного касания заготовки, экономически эффективно, с минимально возможным износом инструмента — все эти преимущества позволяют направлению ECM занять достойное место в постоянно расширяющейся «палитре» комплексных технологических решений, которую группа EMAG предлагает своим заказчикам.

Примером этого метода может служить такой ответственный процесс, как изготовление корпуса насоса для системы впрыска топлива Common-Rail (рис. 2). Рабочее давление в системе превышает 2000 бар, поэтому в ходе обработки деталей необходимо осуществить снятие заусенцев и выглаживание поверхности в различных отверстиях. Важно отметить, что EMAG ECM предлагает своим заказчикам технологические решения, удовлетворяющие самым высоким техническим требованиям с максимальной экономической эффективностью (рис. 3). За счет организации одновременной параллельной обработки нескольких деталей, зажатых в одном приспособлении, время такта при изготовлении деталей с одного установа может быть доведено до величины 10 с и даже ниже. Приведенный в примере цилиндр для корпуса насоса ранее обрабатывался на традиционном оборудовании EMAG за 4 или даже 6 установов. В зависимости от особенности конструкции, количество одновременно обрабатываемых деталей теперь может составлять до 20 шт.

Читайте также:  Что такое классические обручальные кольца

Дальнейшим развитием технологии электрохимической обработки, разработанным и внедряемым фирмой, стал процесс PECM (при этом дополнительная буква «P» в аббревиатуре означает Precise, т. е. «прецизионный»). Сущность усовершенствования заключается в уникальном сочетании пульсаций тока, осциллирующего движения катода и набора электрических импульсов, который позволяет повысить точность обработки. Качество изделий обуславливается также свойствами источника пульсирующего тока и жесткой, стабильной конструкцией оборудования.

В настоящий момент установки для обработки методами ECM/PECM находят применение на ведущих немецких и мировых предприятиях автомобильной, авиационной и медицинской промышленности, в специальном машиностроении, в производстве гидравлики, хотя этими сферами их возможности не ограничиваются (рис. 4). Группа EMAG ждет заказов от предприятий самых различных отраслей.

Современные технологии удаления заусенцев в отверстиях малых диаметров при изготовлении деталей гидравлического оборудования

При изготовлении деталей соединительной и дросселирующей трубопроводной арматуры гидравлических систем существует проблема удаления заусенцев, остающихся во внутренних полостях деталей после прорезания отверстий малых диаметров. Данная статья посвящена поиску путей решения этой проблемы.

1. Состояние вопроса

Снятие заусенцев механической обработкой требует применения специального режущего, абразивного, щеточного или ручного инструмента, что часто экономически невыгодно или технически невозможно из-за технологических трудностей доступа к зоне обработки, особенно в случае пересекающихся отверстий.
Однако, решение этой проблемы необходимо, т.к. чистота внутренних поверхностей деталей арматуры (штуцеров, дросселей и др.) во многом определяет функциональные свойства систем гидравлики и надежность работы комбайнов в целом. Номенклатура этих деталей достаточно широка и объемы их производства составляют сотни тысяч штук в год. Конструктивно они имеют отверстия различной степени сложности (осевые ступенчатые, пересекающиеся, сквозные, глухие). Чем меньше диаметр и сложнее геометрическая форма отверстий, тем труднее удалять заусенцы традиционными способами механической обработки.
В связи с этим представляют интерес различные альтернативные, относительно новые и достаточно эффективные электрофизикохимические методы обработки отверстий малых диаметров, значительно расширяющие возможности современного производства. Однако из-за недостатка информации о преимуществах новых технологий эти методы в настоящее время не имеют широкого применения на российских предприятиях.
Цель данного обзора – поиск и систематизация такой информации для последующего анализа и принятия наиболее эффективного решения.

2. Современные технологии удаления заусенцев

2.1. Ультразвуковая обработка

Очистка металлических изделий в ультразвуковом поле основана на действии упругих механических колебаний в жидкой среде. При распространении таких колебаний в жидкости возникают поочередно процессы сжатия и разрежения. В момент разрежения происходят локальные (в микрообъемах) разрывы жидкости с образованием пузырьков (полостей), которые заполняются парами жидкости и растворенным в ней воздухом. В момент сжатия пузырьки сплющиваются, что сопровождается сильными гидравлическими ударами, способствующими очистке поверхности деталей и удалению заусенцев.
Лабораторией акустических процессов и аппаратов Бийского технологического института разработана оригинальная технология ультразвукового удаления заусенцев в жидкой среде с добавлением абразивных зерен, размер которых соизмерим с радиусом действия ударной волны (1. 100 мкм).
Оборудование для реализации этой технологии состоит из компактного ультразвукового генератора, излучателя волн и рабочей ванны (фитомиксера).
Обработку деталей проводят в ванне, заполненной водно-глицериновой смесью со взвешенными мелкими абразивными частицами. При ультразвуковом воздействии в жидкой среде возникают акустические течения, в которых зерна абразива и обрабатываемые детали, из-за различия плотности материалов и размеров, получают разные скорости перемещения. При взаимном проскальзывании зерен и деталей процесс снятия заусенцев интенсифицируется. В качестве абразива рекомендуется применять электрокорунд, карбиды кремния и бора с размером частиц 3-20 мкм. Наиболее универсальна суспензия, содержащая воду, глицерин и абразив в соотношении 1:1:1. Одновременно в ванну можно загружать детали в 2-3 слоя. Время цикла обработки, в зависимости от массы деталей, может составлять от 1 до 90 мин. Рекомендуется также дополнительно использовать химически активные добавки, интенсифицирующие процесс. Так, двухпроцентный водный раствор медного купороса снижает время обработки на 90%. После обработки рекомендуется промыть детали в проточной воде.
Фирмой «Мицар» (г. Омск) разработаны и продаются ультразвуковые ванны, характеристики которых представлены в таблице 1.
Следует обратить внимание на установку CV-DIZ (рис.1), предназначенную для очистки деталей топливной аппаратуры дизельных двигателей.
Отмечается, что она особенно эффективна для очистки калиброванных отверстий малого (менее 0,1 мм) диаметра, а также глухих отверстий. Имеет более широкий диапазон регулирования частоты ультразвуковых колебаний, комплектуется четырьмя преобразователями.
Тамбовским государственным техническим университетом разработана ультразвуковая установка, адаптированная для обработки пересекающихся каналов малого диаметра. Авторы (Червяков В.Н., Воробьев Ю.В. и др.) отмечают низкий к.п.д. существующих УЗ-установок вследствие хаотического распределения деталей в ванне и уменьшения интенсивности распространения звуковых волн с увеличением расстояния от источника излучения. Это делает неэффективным их применение для удаления заусенцев в пересекающихся каналах, особенно малого диаметра. В этих случаях необходимы условия, при которых ось отверстия совпадает с направлением распространения волн, т.е. с осью излучателя. Вероятность таких совпадений при обработке в ваннах ничтожно мала, что обусловливает необходимость применения специального оборудования. Спроектированная и изготовленная установка работает по принципу роторных аппаратов. Рабочая жидкость с абразивным порошком подается под давлением в полость корпуса через входной ниппель, далее через отверстия вращающегося ротора в отверстия неподвижного статора, в котором установлены детали, и выводится через выходной ниппель.
При вращении вала-ротора его отверстия поочередно совпадают с отверстиями статора и, соответственно, с отверстиями в деталях. Струя жидкости, протекая через отверстие, возбуждает акустические колебания, которые вызывают интенсивную кавитацию в малых объемах отверстий. Так как в отверстии жидкость приобретает высокую скорость и меняет направление истечения (каналы пересекающиеся), на острых кромках кавитация еще более усиливается. Разрушение заусенцев сопровождается обработкой поверхности зернами абразива. Рекомендуемое оптимальное гидродинамическое давление в аппарате составляет 0,15. 0,30 МПа.
Проведенные эксперименты на деталях со сквозными пересекающимися каналами диаметром 1,0. 2,0 мм подтвердили хорошее качество снятия заусенцев и повышение чистоты поверхности.
Основное преимущество данного оборудования состоит в том, что оно не требует внешнего источника ультразвуковых волн (генератора). При указанном давлении струя жидкости сама является генератором акустических колебаний.

2.2. Электрогидроимпульсная обработка

Метод основан на эффекте возбуждения гидравлического удара в емкости с рабочей жидкостью импульсным электрическим разрядом между электродом и обрабатываемой деталью.
На рис. 2 схематично показана установка, состоящая из разрядной камеры (4), механизма поворота (5), механизма подъема (3) и кассеты (1) с обрабатываемой деталью (2).
Установка спроектирована для очистки отверстий распылителей форсунок дизельных двигателей от нагара и окалины. Работает в автоматическом и ручном режиме. При работе в автоматическом режиме кассету (1) с 18-ю деталями устанавливают на вал механизма поворота (5). При включении установки автоматически происходит поджим детали и разряд конденсатора. В результате в межэлектродном промежутке, заполненном водой, происходит гидравлический удар, способствующий очистке отверстий детали. Затем автоматически включаются разжимное устройство и механизм шагового поворота кассеты с подачей следующей детали в зону обработки.
По окончании цикла (18 деталей за б мин.) установку отключают и устанавливают новую кассету со следующей партией деталей. Время обработки одной детали не превышает 20 секунд.
Установку можно использовать для снятия заусенцев в отверстиях (кроме пересекающихся) при изготовлении деталей любой сложности.
Установка разработана ЗАО «Кадницы-на-Вятке» (г. Киров) и экспонировалась на ВДНХ СССР еще в 1985 году.

2.3. Термоэнергетический метод удаления заусенцев

Установки для снятия заусенцев термоэнергетическим методом («ТЕМ») разработаны и широко применяются фирмой «BOSCH» (Германия) и входящей в Концерн «Kennametal фирмой «Extrudehone» (США).
В «ТЕМ» – процессе используется принцип сжигания заусенцев при воспламенении смеси газов. Установка для реализации этого процесса (рис.3) состоит из: рабочей камеры (1), гидроцилиндра (2) для сжатия смеси газов в рабочей камере, газоприготовительного блока (3) и блока (4) для подачи газа в камеру (1).

Технологически обработка деталей включает последовательное выполнение следующих операций:

  1. Подача деталей в рабочую камеру (1).
  2. Приготовление смеси газов (природный газ, кислород, воздух) определенного количественного состава, обеспечиваемого автоматически блоком (3).
  3. Подача газовой смеси в рабочую камеру системой гидроцилиндров (4).
  4. Сжатие газовой смеси в рабочей камере до давления в интервале 5-28 бар с помощью гидроцилиндра (2).
  5. Воспламенение газовой смеси в камере с деталями.
  6. Возврат гидроцилиндра (2) в исходное положение, разгерметизация камеры и выгрузка деталей с одновременной загрузкой следующей партии.

Воспламенение и сгорание газов происходит за очень короткое время и носит характер вспышки («взрыва»). В результате в объеме камеры генерируется мощный кратковременный импульс тепловой энергии (2500- 3500°С), сжигающий заусенцы (рис.4).
Аналогичным образом заусенцы сжигаются на всех внешних и внутренних поверхностях деталей с характерным скруглением острых кромок.
Разработчиками отмечается, что после обработки «ТЕМ» на поверхности деталей возможно образование оксидной пленки, не снижающей эксплуатационных свойств, но несколько ухудшающей товарный вид деталей.
Однако, этот недостаток легко устраняется последующим анодированием.
Метод обработки и промышленные установки «ТЕМ» не имеют ограничений по маркам конструкционных материалов (сталь, чугун, алюминиевые сплавы, латуни, бронзы), размерам и сложности деталей. Характеристики и общий вид типового оборудования приведены в таблице 2 и на рис. 5, 6.

Преимущества установок «ТЕМ»:

  • качественное удаление заусенцев на поверхностях любой сложности;
  • простота переналадки, управления и контроля;
  • возможность интеграции в производственную линию с ручным или автоматическим управлением;
  • высокая производительность и экономичность.

Примеры, иллюстрирующие качество обработки различных деталей, приведены на рис. 7, 8.

Отечественные предприятия, имеющие опыт промышленного использования установок моделей «ТЕМ»:

  • ОАО «ЯЗДА» – производство дизельных агрегатов и топливоподающих систем.
  • ОАО «Гидромаш» – производство гидроагрегатов.
  • Компания «Компрессор» – производство холодильного оборудования.
  • ОАО «Ковровский электромеханический завод» – производство гидравлического оборудования для авиационной промышленности.

2.4. Механическая обработка

При необходимости удаления заусенцев в осевых отверстиях со ступенчато изменяющимися по длине детали диаметрами можно использовать традиционный режущий инструмент: ступенчатые сверла, зенкеры, металлические щетки-ерши. Вместе с тем, механическое снятие заусенцев таким инструментом существенно затрудняется с уменьшением размеров отверстий и становится невозможным в пересекающихся отверстиях малых диаметров. В этом случае остается только ограниченная возможность применения специальных металлических щеток.
Крупнейший мировой производитель промышленных щеток-ершей и более точного прецизионного инструмента с гибкой рабочей поверхностью – фирма «OSBORN INTERNATIONAL GmbH» (Германия).
К механическим методам удаления заусенцев относится и ручная работа инструментом – самоцентрирующимся шабером (рис.9).
Фирма «VARGUS» выпускает оригинальный зачистной инструмент нового поколения Shaviv, пришедший на смену применявшимся ранее шаберам и напильникам. Инструмент (самоцентрирующийся шабер) имеет разнообразные конструктивные исполнения для снятия заусенцев и фасок, ручной обработки пазов, плоскостей, уступов, кромок отверстий с использованием самоустанавливающихся режущих элементов – плавающих ножей.
По сравнению с традиционными инструментами Shaviv имеет ряд существенных преимуществ:

  • не требует высокой квалификации работника, т. к. оснащен быстросменными лезвиями, самоустанавливающимися на обрабатываемой поверхности;
  • каждое лезвие инструмента многократно превосходит стойкостью шабер или напильник, т. к. изготавливается из высококачественной быстрорежущей стали;
  • высокая экономическая эффективность, т.к. стоимость 1 лезвия (при существенно большей сравнительной стойкости) зачастую сравнима со стоимостью напильника;
  • взаимозаменяемость лезвий различной конфигурации, что позволяет оснащать единый держатель сменными адаптерами и лезвиями различного функционального назначения;
  • оригинальное конструктивное решение инструмента Shaviv позволяет применять его для обработки как прямолинейных, так и криволинейных кромок, пазов, уступов и плоскостей, наружных и внутренних поверхностей деталей из различных материалов (сталь, нержавеющая сталь, титан, цветные металлы, пластмассы и т. д.);
  • при использовании инструмента Shaviv исключаются повреждения детали;
  • с помощью адаптеров Shaviv устанавливается различный вылет режущего элемента от корпуса инструмента, что позволяет выбрать оптимальные условия обработки, а также максимально увеличить возможность проникновения режущего лезвия в рабочую зону детали;
  • применение инструмента Shaviv абсолютно безопасно для использующего его работника, т. к. конструкция инструмента исключает получение случайных травм и порезов при его эксплуатации;
  • конструкция инструмента Shaviv имеет эргономичную компоновку, удобную для использования и переноса, а также обеспечивающую возможность легкой смены режущих элементов и адаптеров при высокой точности их позиционирования в цанге или при помощи резьбового соединения.
Читайте также:  Какой макияж делать осенью

В настоящее время инструмент Shaviv используют в своем производстве многие предприятия общемашиностроительного комплекса, авиационной отрасли, изготовители приборов, изделий из пластика, а также частные компании. Их выбор определен качеством обработки, экономической эффективностью и производственной целесообразностью применения этого инструмента по сравнению с традиционными шаберами.

3. Совершенствование технологии получения отверстий малых диаметров.

Наряду со способами удаления заусенцев следует рассмотреть и сам процесс получения мелкоразмерных отверстий. Анализируя информацию по изготовлению, например, печатных плат можно сделать вывод о целесообразности применения специальных сверл для выполнения операции сверления отверстий малого диаметра.
Но для использования конструкции ступенчатых сверл малого диаметра из монолитного твердосплавного прутка нужно учитывать необходимость применения соответствующего высокоскоростного оборудования.
Для работы твердосплавных сверл, учитывая малую величину диаметров сверления, необходимо обеспечить повышенную скорость вращения шпинделя до n = 12000 об/мин (принята скорость резания V = 30 об/мин). Поэтому обработка на вертикально-сверлильных станках невозможна, во-первых, по причине не обеспечения требуемого числа оборотов шпинделя и, во-вторых, по причине необходимости автоматической подачи инструмента в целях исключения его поломки (быстрорежущая сталь обладает большей вязкостью по сравнению с твердым сплавом и выдерживает большее напряжение на изгиб). Следует отметить, что при наличии оборудования и соблюдении требуемых режимов резания, не должно происходить образование заусенцев, что, соответственно, исключает необходимость их удаления на дополнительных операциях обработки.
И еще: чтобы сверла не были «одноразовыми», необходимо специальное оборудование.

Владимир Хрипунов, Анатолий Кравчик
Журнал «Стружка», декабрь 2005 г.

Удаление заусенцев с детали

После определенного порога припуска на операцию снятие заусенцев этот процесс значительно облегчается. То есть, когда размеры деталей достаточно малы, а припуски достаточно высоки, сразу можно очистить сразу несколько сотен или даже тысяч деталей.

Тем не менее, объем не является единственным фактором, который следует учитывать при выборе процесса снятия заусенцев с большим объемом металла. Чем меньше заусенцы и тем более маленький припуск, тем больше преимущества удаления этих острых выступов с помощью не механических средств. В частности, через электрические заряды, которые естественно тянутся к высоким точкам на поверхности, подобно освещению, поражающему высокое дерево.

Этот процесс известен как электрополировка, а «удар молнии» происходит не на открытом воздухе, а в химической ванне. Решетка, заполненная заготовками, положительно заряженная для использования в качестве анода, погружается в этот раствор электролита вместе с отрицательно заряженными катодами. Обращается к катодам через процесс электролиза, мельчайшие фрагменты материала отходят от заготовок и в электролит, оставляя за собой чистую гладкую поверхность.

После этого несколько операций промывки удаляют остаточный электролит перед сушкой деталей. С удалением с высокой повторяемостью материала, контролируемым с точностью до ± 0,0002 дюйма, части, тонкие, как 0,004 дюйма, могут быть отпущены без риска защемления или других дефектов, которые могут возникнуть даже при малейшем физическом контакте.

Хотя не-механический характер электрополирования делает его хорошо подходящим для самых деликатных приложений с большим объемом заусенцев, он также в значительной степени ограничен этими приложениями. Чем дольше применяется электрический ток, тем больше количество материала удаляется, но тем менее равномерны результаты.

Таким образом, способ обычно подходит только для микрозажимов, или тех, которые выступают менее чем на 0,0015 от поверхности детали. Части с более крупными макро-заусенцами являются лучшими кандидатами на такие процессы, как бочка и вибрационная отделка. В отличие от электрополировки, эти процессы используют механические средства для гладких поверхностей и круглых острых кромок. В барабанном барабане механизм удаления материала состоит в основном из самих заготовок, которые помещаются в прядильный контейнер вместе с абразивным компаундом, который переносится в среду, которая также помогает смягчать детали. В качестве побочного преимущества повторное воздействие, связанное с этим процессом, может усилить некоторые сплавы.

При вибрационной отделке удаляемая среда состоит из гранул особой формы, которые размещаются с частями в чаше или баке, которая вибрирует на высокой частоте. По сравнению с опрокидыванием этот процесс имеет тенденцию быть как быстрее, так и более мягким на деталях. Он также предлагает возможность отладки функций внутренней части. Тем не менее, оба этих процесса могут оставлять за собой материальные выступы и поверхностные дефекты. В приложениях с жесткими требованиями к отделке поверхности электрополирование может, таким образом, стать дополнением к этим обычно более эффективным процессам в качестве вторичной стадии отделки.

Для определения правильного процесса отделки или серии отделочных процессов часто требуется экспериментировать с образцами и меньшими партиями прототипов до того, как они начнутся в полном объеме. Должна ли электрополировка быть частью вашего окончательного уравнения? Вот несколько ключевых моментов, которые следует учитывать: он нацелен не только на заусенцы. Количество материала, подлежащего удалению, как выражается допуском на размер, является основным соображением при определении того, является ли эта деталь хорошим кандидатом на электрополирование. В конце концов, как истинный процесс отделки, электрополировка удаляет материал равномерно со всех сторон детали. Хотя это способствует отделке поверхности порядка от 4 до 32 Ра, это также означает, что где-то между 0,0005 и 0,001 дюйма материала необходимо удалить, чтобы процесс был эффективным. Учитывая, что заусенцы имеют тенденцию к сужению, когда они выступают дальше от поверхности, ширина основания заусенцев является более важным соображением, чем высота. Это требует не только технологий.Хотя ресурсы доступны для всех, чтобы изучить основы электрополирования, этот процесс часто передается на аутсорсинг, а не проводится в доме.

Основная причина этого заключается в том, что получение желаемых результатов во многих отношениях является искусством, а также наукой. Рабочие места различаются по материалам, спецификациям поверхности и другим требованиям. Параметры обработки и точная смесь электролитов, соответственно, различаются. Рабочее место может быть сложным. Параметры и составы электролитов не являются единственными аспектами этого процесса, которые требуют значительного опыта.

Даже не механический процесс требует некоторых средств удерживания деталей на месте. Это потому, что части должны равномерно переносить ток. В результате, детали нельзя просто «повесить на крючок», как они могут быть для гальванопокрытия, процесс, который использует электрический ток для добавления, а не удаления металла, но тем не менее часто сравнивается с электрополировкой. Индивидуальные стеллажи, предназначенные для хрупких деталей, могут быть сложными и трудоемкими для настройки. Он работает не только из нержавеющей стали.

Наряду с необходимым опытом для всего вышеперечисленного, некоторые поставщики электрополингов могут обрабатывать более широкий спектр материалов, чем полагают многие потенциальные клиенты. В дополнение к нержавеющим сталям, этот способ подходит для латуни, меди, углеродистых сталей, никелевых сплавов, титана, нитинола и других, почти любых сплавов.

И удаляют заусенцы при производстве

Изобретение относится к области неразмерной ультразвуковой обработки в жидких средах, а именно – к удалению заусенцев, образовавшихся при получении заготовок литьем, штамповкой или резанием, и предназначено для использования в производстве малогабаритных деталей машин и приборов широкого профиля преимущественно из легких сплавов и полимерных материалов, обладающих низким пределом прочности и модулем упругости.

Известен анодно-абразивный способ удаления заусенцев, включающий обработку деталей в среде электролита и абразивного наполнителя, находящихся во вращающемся цилиндрическом барабане с размещенным в нем электродом (а.с. SU №1816582, МПК B23H 9/02, 5/06, опубл. 23.05.1993, бюл. №19).

Недостатками данного метода являются: конструктивная сложность установки, невысокая эффективность обработки, высокий износ абразивом рабочих органов установки, неэкологичность, связанная с необходимостью утилизации электролита, невозможность обрабатывать нетокопроводящие материалы.

Известен химический способ удаления заусенцев с поверхности деталей путем стравливания в кислых и щелочных средах при одновременном воздействии ультразвука и избыточного давления (а.с. SU 329256, МПК C23F 1/02, опубл. 09.11.1972 г., бюл. №7).

Недостатками такого способа являются: конструктивная сложность установки, неэкологичность процесса, ускоренный износ элементов установки из-за повышенного давления, малая эффективность при обработке коррозионностойких материалов, например – полимеров.

Известен способ электроконтактного удаления заусенцев, при котором на электрод-инструмент и заготовку подают напряжение и перемещают их относительно друг друга (RU 2212319, МПК B23H 9/02, опубл. 20.09.2003 г.). Недостатки: конструктивная сложность установки, низкая эффективность процесса обработки, ограничения, связанные с габаритами и конструктивной сложностью детали, невозможность обрабатывать нетокопроводящие материалы.

Наиболее близким является способ кавитационно-абразивного удаления заусенцев, основанный на эффекте увеличения эрозионной и кавитационной активности звукового поля при котором детали помещают в технологическую жидкость, содержащую определенную концентрацию твердых частиц абразива, в объеме которой возбуждают ультразвуковые колебания (Агранат Б.А. Ультразвуковая технология. – М.: Металлургия, 1974, с.236).

Читайте также:  Масла для ухода за телом

Прототип имеет следующие недостатки: при обработке в абразивной суспензии материалов, не обладающих высокой твердостью и прочностью (легкие сплавы, полимеры) зерна абразива могут внедряться в поверхность деталей. Поэтому после удаления заусенцев необходимо проводить обычную очистку деталей в воде или слабом щелочном растворе, после которой абразивные зерна полностью смываются за счет чего снижается эффективность способа; процесс не является экологически чистым из-за необходимости фильтрации отработанной смеси жидкости и абразива или его утилизации; низкая эффективность способа обработки, в первую очередь, связанная с необходимостью закупки дорогостоящего расходного материала (абразива); снижение качества (увеличение шероховатости) обрабатываемой поверхности при использовании абразивов крупных фракций и низкая производительность при использовании мелких абразивов (микропорошков).

Задачей данного изобретения является создание способа, который позволит повысить экологическую чистоту процесса и увеличить эффективность обработки деталей из легких сплавов и полимеров.

Технический результат – повышение эффективности обработки материалов энергией ультразвуковых колебаний за счет применением частиц абразива, в качестве которых выступают кристаллы льда.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе ультразвукового удаления заусенцев с поверхности малогабаритных деталей новым является то, что качестве абразива используют кристаллы льда, которые непрерывно подают в технологическую жидкость в течение всего процесса обработки, при этом размеры кристаллов устанавливают равными 0,08-0,18 мм. Кроме этого, температуру технологической жидкости, например – воды, поддерживают в диапазоне (+1…+3)°C.

Кристаллы льда получают путем распыления струи воды потоком воздуха в объем морозильной камеры.

Заявленный технический результат достигается с помощью ультразвукового воздействия на обрабатываемые детали с применением в качестве абразива кристаллов льда.

Предлагаемый способ ультразвукового удаления заусенцев с поверхности малогабаритных деталей поясняется чертежом (Фиг.1), где 1 – технологическая жидкость, 2 – детали, 3 – кристаллы льда, 4 – ультразвуковой излучатель.

Способ ультразвукового удаления заусенцев с поверхности малогабаритных деталей осуществляется следующим образом: детали – 2 погружают в технологическую жидкость (например, в воду) – 1, затем производят непрерывную подачу в область обработки кристаллов льда – 3, с размерами кристаллов равными (0,08-0,18) мм, далее происходит смешивание кристаллов льда с технологической жидкостью с образованием гидроабразивной смеси, после чего гидроабразивная смесь возбуждают с помощью ультразвукового излучателя – 4.

Экспериментальную проверку предлагаемого способа проводили на образцах из алюминиевого сплава АМг6. Образцы в виде пластин размерами 10×5×1 мм получали путем вырубки на гильотинных ножницах. Исходный материал – лист АМг6 в состоянии поставки. После вырубки кромки образцов имели заусенцы от 0,1 до 0,4 мм.

Образцы в количестве 10 штук помещали в сетку, которую подвешивали в ультразвуковой ванне ПБС-ГАЛС с технологической жидкостью (разработка ООО «Ультразвук-ТЕО» г. Саратов) емкостью 0,5 л. Ванна обеспечивает акустическую мощность 150 Вт при рабочей частоте 22 кГц.

Сначала обработка образцов в абразивной суспензии осуществлялась способом, принятым за прототип. Каждую минуту контролировали величину заусенцев на образцах h и радиус скругления острых кромок R при помощи компьютерного анализатора размеров микроструктур АГПМ-6М при увеличении ×50. Суммарное время обработки составляло 5 минут. В качестве абразива использовали корундовый порошок с дисперсностью 0,1-0,2 мм (средний размер частиц во фракции 0,15 мм, процентное содержание 60-70%). Далее детали обрабатывались по предлагаемому способу. Температуру воды поддерживали на уровне (+1…+3)°C и осуществляли непрерывную подачу частиц льда. Данная температура выбрана из условий компенсации снижения концентрации частиц льда вследствие таяния и получена эмпирическим путем. Для получения частиц льда использовали распыление струи воды потоком воздуха в объем морозильной камеры. Размер частиц регламентировали просеиванием через сито с просветом необходимого размера. Результаты экспериментальных исследований представлены в табл.1.

Таблица 1
Сравнительная обрабатываемость алюминия АМг6 абразивными частицами и ледяными кристаллами
Метод обработкиВремя обработки образца, мин
12345
Параметры обработки, мм
hRhRhRhRhR
В абразивной суспензии (прототип) (0,1-0,2 мм)0,1-0,30,05-0,20,010,05-0,10,020-0,050,050,1
В суспензии с кристаллами льда (0,1-0,2 мм)0,1-0,40,1-0,30,05-0,10-0,050,020-0,020,05
В суспензии с кристаллами льда (0,3-0,5 мм)0,1-0,40,1-0,30,05-0,20,05-0,10,010-0,050,03
В суспензии с кристаллами льда (0,08-0,18 мм)0,1-0,40,1-0,30,05-0,20,010-0,10,030,08-0,1
В суспензии с кристаллами льда (0,05-0,1 мм)0,1-0,30,1-0,30,1-0,20,1-0,20,1-0,2

Видно, что при использовании кристаллов льда с размерами, соответствующими размеру зерен абразива, происходит достаточно интенсивное разрушение заусенцев, но не удается полностью их устранить и сформировать достаточный радиус скругления кромок (0,05 и 0,1 мм соответственно). При использовании более крупных кристаллов эффект по скруглению кромок еще меньше (0,03 и 0,1 мм). По-видимому, это связано с исходной округлой формой кристаллов и их таянием, вследствие чего они не имеют достаточно острых вершин и кромок, характерных для абразивных частиц, и не способны эффективно срезать микростружки обрабатываемого материала. В случае применения мелких кристаллов уменьшение заусенцев проходит малоинтенсивно, а скругление кромок не обнаруживается вовсе. Это может быть связано с таянием мелких частиц в воде, что резко снижает их концентрацию и не может достаточно эффективно восполняться подачей новых частиц. При использовании частиц с размерами (0,08-0,18) мм, спустя 5 минут после начала обработки заусенцы полностью устраняются, (хотя и менее интенсивно, чем при абразивном воздействии), а радиус скругления кромок также практически аналогичен получаемому при использовании абразива – (0,08-0,1) мм и 0,1 мм соответственно.

Из полученных результатов видно, что эффективность удаления заусенцев с применением в качестве абразива зерен корунда сопоставима с обработкой деталей, где абразивом выступают кристаллы льда.

Качество обработанной поверхности выше, так как после обработки предлагаемым методом не требуется последующая очистка деталей от абразивных зерен, которые могут внедриться в поверхность детали. Также не требуется фильтрация отработанной гидроабразивной смеси, так как лед является экологически чистым ресурсом. Экологичность предлагаемого процесса выше.

Высокая эффективность способа ультразвукового удаления заусенцев с поверхности малогабаритных деталей, в первую очередь, связанная с отсутствием необходимости закупки дорогостоящего расходного материала (абразива). Лед является широкодоступным и легко возобновляемым ресурсом.

Таким образом, предлагаемый способ может быть использован для удаления заусенцев и скругления кромок при использовании частиц льда с размерами 0,08-0,18 мм.

Как убрать заусенцы дома самостоятельно — комментирует эксперт

У нас очень часто появляются заусенцы , поэтому мы решили разобраться , в чем дело: подпиливание или неверное удаление щипчиками? Мы поговорили с экспертом Ma&Mi , которая честно ответила на все волнующие нас вопросы.

Cosmo рекомендует

Самая трендовая верхняя одежда весны-2020 — кожаные плащи для дерзких модниц

Что случится, если не использовать крем для области вокруг глаз

Для начала стоит определить , что понимается под заусенцем. Это повреждение кожного покрова возле ногтевой пластины , и у их появления есть несколько причин. Чаще всего заусенцы появляются из-за механического воздействия на кожу , например пореза , и обычно образуются на боковом валике , потому что именно эти места больше подвержены каким-либо механическим повреждениям. Но бывают заусенцы и на заднем валике , то есть непосредственно возле кутикулы. Ещё одна распространённая причина появления заусенцев — сухость кожи. В этом случае кожный покров становится более хрупким и повредить его значительно проще. И , конечно , они часто появляются у тех , кто имеет привычку грызть ногти.

Могут ли заусенцы появиться из-за неправильного подпиливания ногтя?

Ногтевая пластина и воздействие на неё разных пилок никаким образом не влияют на состояние кожного покрытия вокруг ногтя , на котором могут образовываться заусенцы. Другое дело опять-таки в случаях , когда кожа очень сухая , что делает её более склонной к повреждениям. Так что тут , скорее , важнее следить за состоянием кожи , нежели за способом подпиливания ногтя.

Как правильно убирать заусенцы?

Для правильного и аккуратного удаления заусенцев существуют специальные маникюрные ножницы или щипчики. Я всем рекомендую пользоваться именно ими. А после удаления заусенца поврежденный ногтевой валик нужно обработать любым дезинфицирующим средством. Также я советую запиливать мелкие заусенцы пилочкой. Так ты заполируешь заусенец , и он тебя больше не потревожит. Только надо подчеркнуть , что это работает только с маленькими заусенцами , с большими ситуация может сложиться противоположная — и таким путем его можно ещё и увеличить. Если ты будешь регулярно срезать слишком много кожи вокруг ногтя , она будет нарастать ещё быстрее. Связано это с тем , что постоянное срезание кожи твой организм воспринимает как необходимость более активной регенерации. Так что важно срезать заусенцы очень аккуратно и без фанатизма. Но , конечно , лучше всего удалять заусенцы у профессионального мастера , особенно когда их очень много.

А вообще старайся следить за состоянием своей кожи изначально , чтобы заусенцы не появлялись вовсе. Увлажняй ее , не грызи ногти , найди своего мастера по маникюру и ходи к нему регулярно. А зимой , когда на улице мороз , стоит делать спа-процедуры , которые не только расслабят тебя , но и напитают кожу.

Некоторые считают , что заусенцы не стоит убирать специальными щипцами , так как из-за этого они отрастут и снова появятся на этом месте. Миф или правда?

Миф. Специальные ножницы и щипчики и существуют для того , чтобы помогать удалять заусенцы аккуратнее и без негативных последствий. Такие « советы» часто дают люди , которые как раз и увлекаются лишним обрезанием кожи вокруг ногтевой пластины. Так , например , можно задеть кожу , которая находится рядом с заусенцем , и вызвать появление нового заусенца.

Что делать , когда заусенец появился неожиданно , а тебя нет рядом щипцов?

Если у тебя появился заусенец и под рукой нет специальных инструментов , то лучше его и вовсе не трогать. Абсолютно точно не стоит отрывать заусенец , так можно оторвать слишком много кожи ( наверняка эта ситуация знакома всем), а к чему это может привести , мы уже знаем. Кроме того , действуя в неподготовленных условиях , ты увеличиваешь риск инфицирования ранки. Если уж совсем нет сил игнорировать заусенец , заклей ранку пластырем , чтобы она не попадалась тебе на глаза и не цеплялась ни за что. Так ты сможешь дотерпеть до момента , когда рядом окажутся нужные инструменты. Как вариант — зайти в салон, где тебе помогут решить эту проблему.

Фото: Getty Images , Shutterstock

«Ленивый» маникюр: модные идеи, которые легко повторить дома

Ссылка на основную публикацию