Soyut:Bu makale, birkaç modern ultra hassas taşlama ve cilalama yönteminin işleme ilkelerini, özelliklerini, nesneleri işlemeyi ve uygulamalarını tanıtmaktadır.
anahtar kelimeler:ultra hassas taşlama; Elastik emisyon işleme; Mekanokimyasal öğütme; Manyetik taşlama; ultrasonik taşlama
1. Genel Bakış
Ultra hassas işleme teknolojisi, optoelektronik ve mekanik ürünlerdeki yüksek teknoloji ürünlerinin performansının, kalitesinin, ömrünün ve araştırma ve geliştirmesinin iyileştirilmesinde çok önemli bir rol oynayarak bir ülkenin mekanik imalat endüstrisinin seviyesini işaret ediyor. Şu anda ultra hassas işleme, 0.01 μ m'den daha az işleme hatalarını ifade eder. Yüzey pürüzlülüğü Ra0,025 μ'den daha az m'nin işlenmesi, mikron altı seviye işleme olarak da bilinir. Şimdi, ultra hassas işleme, nano işleme olarak bilinen nano ölçeğe girmiştir.
Ultra hassas işlemede, ultra hassas kesme ve ultra hassas taşlamanın uygulanması büyük ölçüde işleme ekipmanı, aletler ve diğer ilgili teknolojilerin desteğine dayanır. İşleme ilkelerinin ve çevresel faktörlerin etkisi ve sınırlamaları nedeniyle, daha yüksek hassasiyette işleme elde etmek çok zordur. Eşsiz işleme ilkeleri ve işleme ekipmanı ve çevresel faktörler için düşük gereksinimler nedeniyle, ultra hassas taşlama ve parlatma, nano ölçekte ve hatta atomik seviyede işleme sağlayabilir ve ultra hassas işleme teknolojisinin önemli bir parçası haline gelmiştir.
2. Birkaç ultra hassas taşlama ve cilalama yöntemi
2.1 Mekanik eyleme dayalı ultra hassas taşlama ve parlatma yöntemi Mekanik eyleme dayalı ultra hassas taşlama ve parlatma yöntemi, işlenmiş yüzeyi mikro düzeyde çıkarmak ve yüksek hassasiyetli işleme yüzeyi elde etmek için mikro aşındırıcı parçacıkların mekanik eylemine dayanır.
2.1.1 Elastik emisyonlu işleme, yüksek işleme hassasiyeti ve düşük yüzey pürüzlülüğü elde edebilen ultra hassas bir taşlama yöntemidir.
İşleme sırasında, işleme kafaları olarak poliüretan bilyeler kullanılır ve yüksek hızda dönen işleme kafası ile yüzey arasına ince aşındırıcı parçacıklar (0.1-0.01 µm) içeren bir öğütme sıvısı eklenir. işlenecek iş parçası, belirli bir miktarda basınç oluşturur. Yüksek hızlı dönen işleme kafası tarafından üretilen Jet akışı ve merkezkaç kuvveti, aşındırıcı parçacıkların iş parçası yüzeyine çarpmasını veya sürtünmesini sağlayarak elastik imha malzemelerinin atomik kombinasyonuna neden olur ve böylece iş parçası yüzeyindeki malzemeleri kaldırır. Malzemedeki iç yanlış hizalamayı ve kusurları önleyebilir, ancak aynı zamanda az miktarda "elastik hasar" (yani parazitsiz işleme) üretebilir, böylece atomik seviyede işleme elde edebilir. Ve çok mükemmel yüzeyler elde edebilir. Silikon gofretleri işlerken, korozyon işlemeye eşdeğer hatasız bir yüzey elde edilebilir.
Poliüretan bilyeler ve tezgahlarda CNC cihazı kullanılması durumunda iş parçası üzerinde yüzey işleme yapmak mümkündür. Hem atomik düzeyde elastik kaldırma hem de optimum geometrik şekil doğruluğu sağlayabilir. Şekil 2, CNC elastik fırlatma işleme cihazını göstermektedir. Tüm cihaz, CNC miline monte edilmiş ve 2N yük ile değişken hızlı bir motor tarafından döndürülen poliüretan bilyalara sahip üç eksenli bir CNC sistemidir. Silikon gofretlerin yüzeyini işlerken, iş parçasının yüzeyine 100m/s hızında yayılan 0,1 μ M çapında bir zirkonya tozu kullanın ve ± 0,1 μm işleme hassasiyeti ile yatay düzleme 20 derecelik bir geliş açısı. Yüzey pürüzlülüğü Ra0.0005 μ Aşağıda m.
2.1.2 Yüzer Taşlama ve Parlatma
Yüzer taşlama cilasının işleme prensibi diyagramı Şekil 3'te gösterilmiştir (Şekil 3 atlanmıştır). Parlatıcının iş parçasından uzaklaşmasını sağlamak için Akışkanlar mekaniği ilkesini kullanır ve parlatıcının iş parçası yüzeyinde birkaç kama oluğu açar. Parlatıcı yüksek hızda döndüğünde, iş parçası veya parlatıcı, yağ kamasının dinamik basıncı nedeniyle yüzer ve aradaki aşındırıcı parçacıklar iş parçası yüzeyini parlatır. Floating polisaj, iş parçası yüzeylerini yüksek düzlükte, uç yüz çökmesi veya deformasyon kusurları olmadan işleyebilir. Bilgisayar kafalarının manyetik boşluk yüzeyi için yüzer parlatma kullanılabilir. Optik bileşenlerin ve fonksiyonel seramik malzeme alt tabakalarının ultra hassas işlenmesi, uygun parlatma sıvıları ve kimyasal katkı maddeleri seçerek tane sınırı farklılıklarını önleyebilir. Çok kristalli malzemeler bile Ra0.002 μ'lik bir yüzey pürüzlülüğü elde edebilir. m'nin yüzeyi. Çok sert safiri {0001} cilalamak için son derece yumuşak grafit ve suda çözünür LiF kullanın. Yüzey pürüzlülüğü Ra0.00008 μ M'ye ulaşabilir. Fikstür kullanılmadan yüzer taşlama ve cilalamayı benimseyen uç yüz çökme yarıçapı 0.01 μ M kadar küçük olabilir. Yüzer taşlama ve cilalamadan sonra yüzey iyi kristalleşme özelliklerine sahiptir ve işlenmiş yüzeyde artık basınç yoktur.
2.1.3 Manyetik taşlama
Manyetik taşlama, manyetik alanın etkisini kullanan yeni bir taşlama işleme yöntemidir. Çeşitli malzemeler, boyutlar ve yapısal parçalar üzerinde verimli ve hızlı bir şekilde ultra hassas işleme gerçekleştirebilir. Düşük yatırım, yüksek verimlilik, çok yönlü ve yüksek kaliteli öğütme işleme yöntemidir.
Manyetik yüzer taşlama. Bir manyetik alanın (manyetik parçacıklar, yüzey aktif maddeler ve su ve yağ gibi sıvı taşıyıcılardan oluşan) etkisi altındaki manyetik bir sıvı tarafından oluşturulur; bu, askıya alınmış manyetik olmayan aşındırıcının dönen iş parçasını akış altında öğütmesine ve cilalamasına neden olur. ve manyetik sıvının yüzer hareketi, böylece bitirme işleminin kalitesini ve verimliliğini arttırır. 0.01 μ'den küçük veya eşit Ra elde edebilir. M, yüzey işleme için bozulmayan bir katmana sahiptir ve karmaşık yüzey şekillerine sahip iş parçalarını taşlayabilir ve parlatabilir.
Bu işleme süreci, Amerika Birleşik Devletleri'nde 1940'larda ortaya çıktı. Teknolojisinin ve ekipmanının sürekli genişletilmesi ve iyileştirilmesi ve manyetik parlatma sürecini simüle etmek için sonlu elemanlar yönteminin uygulanması yoluyla, manyetik sıvının ve aşındırıcı parçacıkların manyetik indüksiyon altındaki hareket özellikleri analiz edildi ve bu sürecin geliştirilmesini ve uygulanmasını büyük ölçüde teşvik etti.
Manyetik aşındırıcıların manyetik taşlaması. Şematik diyagram Şekil 4'te gösterilmiştir (Şekil 4 kısaltılmıştır). Manyetik taşlama sırasında, iş parçası iki manyetik kutbun oluşturduğu bir manyetik alana yerleştirilir ve iş parçası ile manyetik kutuplar arasındaki boşluğa manyetik aşındırıcı yerleştirilir. Manyetik alan kuvvetinin etkisi altında, aşındırıcılar, yumuşak ve sert bir "manyetik taşlama fırçası" oluşturarak, manyetik kuvvet çizgilerinin yönü boyunca düzgün bir şekilde düzenlenir. İş parçası bir manyetik alanda döndüğünde ve eksenel titreşime maruz kaldığında, iş parçası ile aşındırıcı arasında göreli hareket oluşur ve "aşındırıcı fırça" iş parçasının yüzeyini taşlar.
Manyetik taşlama aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Manyetik alanın gücü değiştirilerek öğütme basıncı kolayca kontrol edilebilir;
Manyetik kutup ile iş parçasının yüzeyi arasındaki işleme boşluğu (1-4mm) nedeniyle, "aşındırıcı fırça" kullanılarak yapılan esnek taşlama, yalnızca silindirik ve düzlemsel taşlama için değil, aynı zamanda düzensiz yüzeylerin ve serbest yüzeyler;
Manyetik kutup yapısının sabit olması koşuluyla, öğütme kuvveti Manyetik akı yoğunluğu aracılığıyla ayarlanabilir ve işleme süreci kolayca otomatikleştirilebilir;
Aşındırıcı, işleme yüzeyi boyunca sürekli olarak yuvarlanır ve konumunu değiştirerek iyi kendi kendine öğütme performansına sahip olmasını sağlar;
Manyetik malzemeler, manyetik kutuplar arasında sıkıştırılır ve çalışma ortamını kirletmez;
Yüksek işleme verimliliği;
Hem ferromanyetik hem de ferromanyetik olmayan malzemeleri öğütebilir.
Manyetik taşlama, rulmanların iç ve dış kanalları, sürgülü valfler, dişli pompalar, baskılı devre kartları, kalıplar, saat kasaları, bıçaklar vb. gibi hassas parçaların taşlanması, parlatılması ve çapaklarının alınması için uygundur. yalnızca demir, karbon çeliği ve alaşımlı çelik gibi manyetik malzemelerden yapılmış parçalar için değil, aynı zamanda pirinç, paslanmaz çelik ve titanyum alaşımları gibi manyetik olmayan metal malzemeler ve ayrıca seramik ve silikon wafer gibi metalik olmayan malzemeler için.
Güçlü uyarlanabilirliği ve geniş uygulama aralığı nedeniyle, manyetik taşlama son derece umut verici bir ultra hassas işleme yöntemidir. Gelecekte, manyetik öğütme aşağıdaki iki yönde gelişecektir:
Daha iyi manyetik iletkenliğe ve daha yüksek mukavemete ve sertliğe sahip yeni manyetik aşındırıcılar geliştirin;
Dönen bir manyetik alan kullanarak karmaşık şekilli parçaları taşlayın.
2.1.4 Elektrolitik manyetik aşındırıcı parlatma
Elektrolitik manyetik aşındırıcı parlatma, elektrokimyasal işleme ve manyetik aşındırıcı parlatmanın bir kombinasyonudur. İşleme prensibi şeması Şekil 5'te gösterilmektedir. Akım ve voltajın iş parçasına anot bağlantısı, alete katot bağlantısı ve iş parçasının çapakların giderileceği kısmına katot bağlantısı. Elektrolit bir pompa tarafından tahrik edilir ve geri akış tankına ulaşmak için anot iş parçasının çapak alanından katot boyunca akar. İş parçası eksenel titreşime maruz kalırken belirli bir hızda döner. İş parçası eksenine ve güç hattına dik düzlem yönünde güçlü bir DC manyetik alan uygulayın, manyetik alanı serbest manyetik aşındırıcı ile doldurun ve manyetik aşındırıcıdan oluşan "aşındırıcı fırça" çıkıntılı çapakları gidermek için iş parçasının yüzeyini hızla etkiler ve pürüzsüz işleme elde edin.
Bu kompozit taşlama yöntemi, yüksek mukavemetli, yüksek sertlikte ve yüksek tokluktaki malzemelerin hassas çapaklarının alınması ve finisajı için uygundur. Verimliliği, manyetik alan kuvveti taşlama yönteminin iki katıdır ve iş parçasının yüzey pürüzlülüğünü, işlemeden sonra ikincil çapak oluşturmadan iki seviye iyileştirebilir.
2.2 Mekanokimyasal etkileşime dayalı ultra hassas taşlama yöntemi
Mekanokimyasal taşlama, mikro toz parçacıklarının etkisi ve taşlama sıvısının kimyasal etkisi altında meydana gelen ve iş parçasının yüzeyinden eser miktarda malzeme kaldıran bir taşlama işlemidir. Bu yöntem iyi bir ekonomiye ve yüksek üretkenliğe sahiptir. Sadece yüksek düzeyde bir yüzey pürüzlülüğü elde etmekle kalmaz, aynı zamanda işlemenin geometrik doğruluğu da çok yüksektir ve mikroelektronik fonksiyonel malzemelerin işlenmesi için önemli uygulama değerine sahip olan işlenmiş yüzeyde neredeyse hiç bozulma tabakası yoktur.
Taşlama diski kalay tabakası ile dökülür ve çevresel yönde oluklar açılır. Elmas kesiciler, taşlama diskinin uç yüzünü kesmek için kullanılır, böylece yüksek bir düzleme ve ayna benzeri bir yüzeye sahip olur. Taşlama diski ve iş parçası mili, {{0}} dev/dk hızında yüksek hassasiyetle döner ve iş parçası, iş parçası miline sabitlenir. İş parçası milinin ve taşlama diski milinin dönüş yönü aynıdır. Sıvı dinamik basınç etkisinin etkisi altında, iş parçası birkaç mikrometrelik yüzen bir boşlukla taşlama diski üzerinde askıya alınır ve iş parçası, taşlama sıvısının kimyasal etkisi ve mikro toz parçacıklarının etkisi altında taşlama işlemine girer. Japonya'daki Nagoya Endüstriyel Teknoloji Enstitüsü tarafından üretilen SP46 ultra hassas öğütücü, mekanokimyasal etkileşimlere dayalı tipik bir ultra hassas öğütücüdür. Bu makine, 0.02 μ kullanır. m SiO2 mikro toz parçacıklarıyla işlenmiş silikon gofretlerin yüzey pürüzlülüğü 2 nm'ye ulaşabilir ve artık gerilim neredeyse sıfırdır. 100mm çapında ve 30mm kalınlığında BK7 optik camı bu makinede 0.031 μm düzlükte taşlayın. Yüzey pürüzlülüğü RMS (kök ortalama kare sapma) 3,8 nm'ye ulaşabilir.
Bu taşlama yönteminin talaş kaldırma oranının düşük olması nedeniyle, iş parçasının kendisinin belirli bir doğruluk derecesine ve yüzey kalitesine sahip olması gerekmektedir. Taşlamadan önce, işlenecek iş parçasının doğruluğu şu aralıklarda kontrol edilmelidir: düzlük ({{0}}) μ m. Yüzey pürüzlülüğü RMS (0.1-0.2) μ m aralığında. Aksi takdirde taşlamanın gerçekleştirilememesine ve iş parçasının zarar görmesine neden olabilir.
2.3 Sıvı yüzey taşlama ve parlatma
Su düzlemi parlatma olarak da bilinen sıvı yüzey taşlama parlatma. Bu taşlama yönteminin en önemli özelliği aşındırıcı kullanmamasıdır. Parlatma sırasında, iş parçası ile parlatma diski (kristal düz plaka) arasında sıvı basıncı ile bir boşluk oluşturulur ve parlatma için aşındırıcı sıvının hareketi kullanılır. Bu nedenle, bir kimyasal korozyon işleme yöntemidir. İşleme sırasında kullanılan aşındırıcı çözelti, metanol, etilen glikol ve brom karışımıdır. Esas olarak CaAs ve InP substratlarının yüzeyini işlemek için kullanılır.
2.4 Hidrasyon taşlama ve cilalama
Hidrasyon taşlama cilalama, iş parçasının kritik arayüzünde hidratasyon reaksiyonlarının oluşumunu aktif olarak kullanan bir taşlama cilalama yöntemidir. Ana özelliği, aşındırıcı parçacıklar veya işleme sıvıları kullanmaması ve işleme cihazının şu anda kullanılan parlatma makinesine benzer olması, yalnızca su buharı ortamında işlenmesidir. Bu nedenle, iş parçasıyla Kuru ortam reaksiyonu oluşturabilen malzeme parlatma diskini kullanmaktan kaçının. Parlatma diski döndükçe, iş parçası tutucu bunun üzerinde ileri geri hareket eder. Hidrasyon parlatma işlemi sırasında, iki nesne bağıl sürtünme oluşturur ve temas alanında yüksek sıcaklık ve basınç oluşturarak iş parçasının yüzeyindeki atomların veya moleküllerin aktivasyonuna neden olur. Hidrasyon tabakası, Kızgın su buharı molekülleri ve suyun etkileşimi ile taban yüzeyinde oluşturulur. Kızgın su buharı (serbest aşındırıcı parçacıklar değil) yardımıyla hidrasyon tabakası iş parçasının yüzeyinden ayrılır ve uzaklaştırılır. Sökme kalınlığı nanometrenin birkaç onda biri kadardır, bu nedenle çiziksiz, pürüzsüz parlaklık ve bozulma olmayan temiz bir yüzey elde edilebilir.
Hidrasyon taşlama cilası, safir ve Çinko selenid kristallerinin (CO2 lazerleri için optik elemanlar) ultra hassas işlenmesi için çok uygundur, iyi yüzey düzgünlüğü, yüksek düzlük, kristal distorsiyonsuz ve yüksek temizlik gerektirir. Ayrıca hidrofilik malzemeler olarak cam, kristal, MgO, Y2O3, MgAl2O4 vb. malzemeler de hidrasyon ile parlatılmalıdır.
2.5 Ultrasonik Taşlama ve Parlatma
Ultrasonik taşlama ve parlatma, temassız ultra hassas bir taşlama yöntemidir. Ultrasonik titreşim aleti kafasının uç yüzü ile iş parçasının δ yüzeyi arasında sabit bir boşluk bırakın ve mikro aşındırıcı çalışma sıvısı ile doldurun. Ultrasonik vibrasyon aleti belirli bir frekansta titreştiğinde, mikro aşındırıcı parçacıkları iş parçasının yüzeyine çarpmak için tahrik eder, böylece iş parçasının yüzeyini taşlar.
Ultrasonik taşlama sırasında, çok sayıda aşındırıcı parçacık, iş parçasının yüzeyindeki orijinal metamorfik tabakayı kaldırarak veya değiştirerek ve yeni bir metamorfik tabaka oluşturarak, ultrasonik titreşimle aynı frekansta darbe benzeri bir şekilde işlenmiş yüzeye çarpar ( yani yüzey işleme katmanı) altında. Genlik değeri, taşlama basıncı ve takım hızı gibi işlem parametrelerinin seçimi makul ise, yeni oluşturulan metamorfik katman daha ince ve daha düzgün olabilir, bu da neredeyse hasarsız bir yüzeyle sonuçlanabilir. Ultrasonik taşlama, geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir ve düz yüzeyler ve karmaşık kavisli yüzeyler dahil olmak üzere çeşitli sert ve kırılgan malzemeleri işleyebilir. Şu anda ultrasonik taşlama, 3 mm kalınlığında cam üzerinde {{0}}.1-1.0mm çapında küçük delikler açabilmektedir. Aynı zamanda, birim zamanda rezeksiyon oranı nispeten yüksektir, karmaşık teknikler ve nispeten basit ekipman gerektirir, dolayısıyla yüksek teknik ve ekonomik faydalar sağlar. Camda küçük delikler açmak veya ultra ince iş parçalarını işlemek gibi birçok durumda ultrasonik taşlama, tercih edilmeye değer bir işlemdir veya seçilebilecek tek işlemdir.
2.6 İyon ışını parlatma
Geleneksel mekanik parlatma yönteminden farklı olarak, iyon ışını parlatma, vakum durumunda iyon tabancası tarafından iş parçasına atılan yüklü yüksek enerjili atomlar veya iyonlar (iyonların kütlesi atomlardan daha yüksektir, bu nedenle daha büyük kinetik enerji elde edilebilir) kullanır. . Yüksek enerjili iyonlar iş parçası yüzeyine çarptığında, darbe noktasındaki malzeme atomik seviyede uzaklaştırılır. Kaldırılan malzeme miktarı, o noktadaki iyon demetinin püskürtme süresine bağlıdır. İyon ışını parlatma, atomik seviyedeki malzemeleri çıkarmak olduğundan, malzeme kaldırma oranı düşüktür. Bu nedenle, bu yöntemi kullanmadan önce iş parçasının geleneksel yöntemlerle önceden parlatılması gerekir. Temel olarak doğruluk gereksinimlerini karşıladıktan sonra, iş parçasının yüzey şekli (küresel yüzey, asferik yüzey, asimetrik serbest yüzey vb.) iyon ışını parlatma kullanılarak yüksek hassasiyetle düzeltilebilir. İyon ışını parlatma üretimi, önemli ekipman yatırımı ve yüksek işletme maliyetleri gerektirmesine rağmen, özel yüksek hassasiyet gereksinimleri olan bazı büyük optik aynalar için iyon ışını parlatma yöntemlerinin kullanılması hala gereklidir.
Geleneksel optik işleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, iyon ışını parlatma yöntemi aşağıdaki avantajlara sahiptir:
(1) Atom düzeyinde malzeme deterministik ultra hassas işlemeyi gerçekleştirebilir;
(2) Yüzey şekli hatalarının tam olarak düzeltilmesi, tek bir işleme süreci ile elde edilebilir;
(3) Dış ortam titreşimlerine, sıcaklık değişikliklerine ve yükleme stabilitesine duyarlı değildir;
(4) İyon ışını parlatmanın vakumda yapılması gerektiğinden, parlatma ve kaplama işlemleri aynı vakum tankında yapılabilir;
(5) İş parçası, çökme ve eğilme gibi Kenar etkilerine sahip olmayacaktır.
3 Sonuç
Yukarıdaki ultra hassas taşlama ve parlatma yöntemleri, geleneksel taşlama yöntemlerinden temel olarak farklıdır.
WBM hakkında daha fazla bilgi Yüksek Kromlu Çelik Bilyalar:
G5,G10,G16 Krom bilyamız genellikle GBT 308.1-2013 ve ISO 3290-1:2014 standartlarına göre üretilir. Sertlik, ihtiyacınıza göre özelleştirilecektir.
https://www.bearingroller.com/rolling-elements/steel-ball/high-chrome-steel-balls.html
