Ультразвуковая обработка камня

Размерная УЗ обработка камняУЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА КАМНЯ (а. ultrasonic stone working; н. Ultraschallsteinbearbeitung; ф. usinage de la pierre aux ultra-sons, traitement aux ultrasons de la pierre; и. labra ultrasonora de piedra, trabajado ultrasonora de piedra, elaboracion ultrasonora de piedra) — процесс направленного разрушения камня за счёт использования высокоэнергетических колебаний ультразвуковой частоты. Начало освоения ультразвуковой обработки камня относится к 40-50-м гг. 20 века.

Применяют ультразвуковую обработку камня для обработки облицовочного, поделочного и ювелирного камня (преимущественно твёрдых и хрупких разновидностей): производство орнаментных плит с объёмным рельефом, вскрытие структуры поверхности изделий, изготовление сувениров, ювелирных изделий и т.п.

Современные процессы ультразвуковой обработки камня подразделяют на два основных вида: с использованием только энергии ультразвука (т.н. размерная ультразвуковая обработка камня); с наложением ультразвуковых колебаний на механический инструмент. Первый вид ультразвуковой обработки камня предусматривает разрушение камня свободными зёрнами абразива (карбид кремния и т.п.), находящимися между поверхностью камня и торцом инструмента (наконечника), колеблющимся с ультразвуковой частотой (до 25 кГц); инструмент сообщает колебательные движения зёрнам абразива (до 100 тысяч на 1 см2), которые выкалывают с обрабатываемой поверхности частицы породы. Этот вид ультразвуковой обработки камня используется для сверления отверстий малого диаметра и профильной обработки (в последнем случае инструмент имеет негативный профиль требуемого изображения).

Установка для реализации подобных операций включает (рис. 1); ультразвуковой генератор для возбуждения колебательной системы; колебательную систему (концентратор и магнитостриктор с инструментом), преобразующую электрические колебания ультразвуковой частоты генератора в механические колебания инструмента той же частоты; гидросистему для подачи абразивной суспензии в зону обработки; систему подачи. Колебания от магнитостриктора передаются концентратору, на конце которого закреплён инструмент-наконечник. В концентраторе акустическая энергия колебаний концентрируется на малой площади, что приводит к увеличению амплитуды колебаний (до 100 мкм). Силу подачи инструмента на обрабатывающую поверхность регулируют и поддерживают в процессе обработки. Режим ультразвуковой обработки камня: частота колебаний 18-25 кГц; амплитуда 30-45 мкм; давление подачи 3-5 мПа; производительность обработки (мм3/мин) на фельзитовом туфе 1100, на мраморе 570, на обсидиане 150, на агате 50. Недостатки этого вида ультразвуковой обработки камня; относительно невысокая производительность, её снижение с увеличением глубины обработки, повышенная энергоёмкость, интенсивный износ инструмента, ограниченная площадь обработки.

УЗ обработка камня с наложением УЗ колебаний на инструментВторой вид ультразвуковой обработки камня предусматривает использование принудительно направленных ультразвуковых колебаний как средства воздействия на обычный процесс механической обработки камня режущим инструментом. В этом случае магнитостриктор непосредственно связывают (в единую конструкцию) с концентратором и режущим (твердосплавным или алмазным) инструментом (рис. 2), что обеспечивает снижение сил резания в 10-20 раз при улучшении качества обработки.

Совершенствование ультразвуковой обработки камня осуществляется в направлении повышения стойкости инструмента за счёт использования новых сверхтвёрдых материалов и композитов.



Android-приложение
Отраслевые новости:
Аналитика