Съем металла при наноабразивной обработке

Съем металла определяется производительностью обработки. Для оптимизации обработки по съему получены зависимости скорости съема Q от параметров процесса полирования – скорости резания V, давления р и плотности полирующей суспензии с.

Существуют экспериментальные зависимости скорости съема меди от каждого фактора (V, р, с) в отдельности при постоянстве других [4]:

- от скорости движения V образца по полировальнику при
с = 2∙ 10^–2 г/мл и р = 12∙ 10² кПа

Q (V) = 2, 39∙ 10^–2∙ V ^{1, 15} ; (2.2)

- от рабочего давления р на обрабатываемую поверхность при V = 0, 2 м/с и c = 2∙ 10^-2 г/мл

Q (p) = 0, 68∙ 10⁴∙ p ^{–3, 38} е ^{0, 173 p} ; (2.3)

- от концентрации с суспензии при V = 0, 2 м/с и р = 12∙ 10² кПа

Q(с) = 1, 14∙ 10⁸∙ с ^{5, 64} е ^{–1, 46 с} . (2.4)

На рисунке 2.7, представлено сопоставление экспериментальных точек и графиков, полученных с использованием расчетных зависимостей. Погрешность этих выражений в интервалах оптимальных значений аргумента составляет не более 3 %.

Рис. 2.7. Зависимость скорости съёма Q от технологических параметров процесса
абразивной доводки: а) линейной скорости V, м/с; б) давления р, кПа;
в) плотности суспензии с·10^-2 г/мл

Приведенные выше аналитические зависимости скорости съема меди от основных технологических факторов процесса (формулы 2.2 – 2.4) могут быть использованы для проектирования процесса полирования поверхностей зеркал не только из меди, но и их сплавов на медной основе.

Технологический процесс изготовления металлических зеркал на стадии полирования включает несколько переходов с использованием микропорошков различной зернистости. Процесс полирования металлов абразивными микропорошками имеет свою специфику: поверхность металла разрушается алмазными зернами, двигающимися по обрабатываемой поверхности. Для полирования принимаются следующие основные допущения: скорость съема материала пропорциональна размеру абразивных зерен; поскольку теплопроводность металлов очень высокая, то вероятность плавления микровыступов шероховатости незначительна и будет происходить процесс резания алмазными зернами.

В качестве исходных параметров для расчета принимаются значения шероховатости поверхности до начала полирования (после лезвийной обработки) Rz _o и после полирования R _п.

При данных ограничительных условиях представленная выше методика позволит в зависимости от требований, предъявляемых к изделию, произвести примерный расчет количества операций и определить зернистость алмазного микропорошка на каждой операции при обеспечении минимального времени обработки.

При определении межоперационных припусков, рекомендуется исходить из условия полного удаления на текущем этапе дефектного слоя, полученного в результате обработки поверхностного слоя на предыдущем этапе. В отличие от поверхностей деталей из хрупких материалов дефектный слой металлической поверхности принято считать состоящим из двух зон. Первая – это рельеф поверхности, вторая – зона действия упругих остаточных напряжений, в которой наблюдаются структурные искажения.

В рамках данной работы предлагается рассмотреть типовую технологическую последовательность этапов обработки медных зеркал. На первом этапе обработка проводится алмазными микропорошками зернистостью 5/3 с применением в качестве поверхностно-активных веществ поливинилового спирта, способствующего увеличению скорости съема материала до величины съема, как и в случае применения абразива, 10/7, 7/5. В результате данный этап будет эквивалентен по времени трем циклам описанной выше технологии. Второй этап необходимо проводить с использованием алмазных микропорошков зернистостью 3/2 с аналогичными условиями обработки, что и на первом этапе. На третьем этапе обработки рекомендуется использовать алмазные микропорошки зернистостью 1/0, с условиями обработки первого и третьего этапов.

Таким образом, рассмотренная структура технологического процесса позволяет сократить время обработки и расход дорогостоящих алмазных микропорошков примерно в 3 раза. При этом ожидаемое значение шероховатости поверхности составляет Rz = 0, 025 мкм. В итоге может быть сделан вывод о том, что применение вышеописанной методики определения оптимального числа операций для проектируемого технологического процесса по исходным данным позволит получить рациональное время всего процесса обработки.