Abstrak:Artikel ini memperkenalkan prinsip pemprosesan, ciri, objek pemprosesan, dan aplikasi beberapa kaedah pengisaran dan penggilapan ketepatan ultra moden.
Kata kunci:pengisaran ultra ketepatan; Pemprosesan pelepasan elastik; Pengisaran mekanik; Pengisaran magnetik; Pengisaran ultrasonik
1. Gambaran keseluruhan
Teknologi pemesinan ultra ketepatan menandakan tahap industri pembuatan mekanikal negara, memainkan peranan yang sangat penting dalam meningkatkan prestasi, kualiti, jangka hayat dan penyelidikan serta pembangunan produk berteknologi tinggi dalam produk optoelektronik dan mekanikal. Pada masa ini, pemesinan ultra ketepatan merujuk kepada ralat pemesinan kurang daripada 0.01 μ m. Kekasaran permukaan kurang daripada Ra0.025 μ Pemprosesan m, juga dikenali sebagai pemprosesan tahap sub mikron. Kini, pemesinan ultra ketepatan telah memasuki skala nano, yang dikenali sebagai pemesinan nano.
Dalam pemesinan ultra ketepatan, pelaksanaan pemotongan ketepatan ultra dan pengisaran ketepatan ultra sebahagian besarnya bergantung pada sokongan peralatan pemprosesan, alatan dan teknologi lain yang berkaitan. Oleh kerana pengaruh dan batasan prinsip pemprosesannya dan faktor persekitaran, adalah sangat sukar untuk mencapai pemesinan ketepatan yang lebih tinggi. Oleh kerana prinsip pemprosesannya yang unik dan keperluan rendah untuk peralatan pemprosesan dan faktor persekitaran, pengisaran dan penggilapan ketepatan ultra boleh mencapai pemprosesan tahap nano atau bahkan tahap atom, dan telah menjadi bahagian penting dalam teknologi pemesinan ultra ketepatan.
2. Beberapa kaedah pengisaran dan penggilapan ketepatan ultra
2.1 Kaedah pengisaran dan penggilapan ultra ketepatan berasaskan tindakan mekanikal Berdasarkan tindakan mekanikal, kaedah pengisaran dan penggilapan ketepatan ultra bergantung pada tindakan mekanikal zarah kasar mikro untuk mengeluarkan permukaan yang dimesin, mencapai permukaan pemesinan ketepatan tinggi.
2.1.1 Pemesinan pelepasan elastik ialah kaedah pengisaran ultra ketepatan yang boleh mencapai ketepatan pemesinan yang tinggi dan kekasaran permukaan yang rendah.
Semasa pemprosesan, bebola poliuretana digunakan sebagai kepala pemprosesan dan cecair pengisar yang mengandungi zarah kasar halus (0.1-0.01 µ m) ditambah antara kepala pemprosesan berputar berkelajuan tinggi dan permukaan bahan kerja yang akan diproses, menghasilkan sejumlah tekanan. Aliran Jet dan daya emparan yang dijana oleh kepala pemesinan berputar berkelajuan tinggi membuat zarah-zarah pelelas memberi kesan atau menggosok permukaan bahan kerja, menghasilkan gabungan atom bahan pemusnah anjal, dengan itu mengeluarkan bahan-bahan pada permukaan bahan kerja. Ia boleh menghalang salah jajaran dalaman dan kecacatan dalam bahan, tetapi ia juga boleh menjana sejumlah kecil "kerosakan elastik" (iaitu pemprosesan bukan gangguan), sekali gus mencapai pemprosesan tahap atom. Dan boleh mendapatkan permukaan yang sangat baik. Apabila memproses wafer silikon, permukaan bebas kecacatan yang setara dengan pemprosesan kakisan boleh diperolehi.
Jika peranti CNC digunakan untuk bola poliuretana dan meja kerja, adalah mungkin untuk melakukan pemesinan permukaan pada bahan kerja. Ia boleh mencapai kedua-dua penyingkiran anjal tahap atom dan ketepatan bentuk geometri yang optimum. Rajah 2 menunjukkan peranti pemesinan pelancaran elastik CNC. Keseluruhan peranti adalah sistem CNC tiga paksi, dengan bola poliuretana dipasang pada gelendong CNC dan diputar oleh motor kelajuan berubah-ubah, dengan beban 2N. Apabila memproses permukaan wafer silikon, gunakan diameter 0.1 μ M serbuk zirkonia dipancarkan ke arah permukaan bahan kerja pada kelajuan 100m/s dan sudut tuju 20 darjah ke satah mendatar, dengan ketepatan pemesinan ± 0.1 μ m. Kekasaran permukaan Ra0.0005 μ Di bawah m.
2.1.2 Mengisar dan Menggilap Terapung
Gambar rajah prinsip pemesinan bagi penggilap pengisaran terapung ditunjukkan dalam Rajah 3 (Rajah 3 diabaikan). Ia menggunakan prinsip mekanik Bendalir untuk membuat penggilap terapung dari bahan kerja, dan membuat beberapa alur baji pada permukaan bahan kerja penggilap. Apabila penggilap berputar pada kelajuan tinggi, bahan kerja atau penggilap terapung disebabkan oleh tekanan dinamik baji minyak, dan zarah-zarah melelas di antara menggilap permukaan bahan kerja. Penggilap terapung boleh memproses permukaan bahan kerja dengan kerataan yang tinggi, tanpa keruntuhan muka hujung atau kecacatan ubah bentuk. Penggilap terapung boleh digunakan untuk permukaan celah magnet kepala komputer. Pemesinan ultra ketepatan komponen optik dan substrat bahan seramik berfungsi boleh menghalang perbezaan sempadan butiran dengan memilih cecair penggilap dan bahan tambahan kimia yang sesuai. Malah bahan polihablur boleh mencapai kekasaran permukaan Ra0.002 μ Permukaan m. Gunakan grafit yang sangat lembut dan LiF larut air untuk menggilap nilam yang sangat keras {0001}. Kekasaran permukaannya boleh mencapai Ra0.00008 μ M. Mengamalkan pengisaran dan penggilap terapung, tanpa menggunakan lekapan, jejari keruntuhan muka akhir boleh sekecil 0.01 μ M. Permukaan selepas pengisaran dan penggilap terapung mempunyai ciri penghabluran yang baik, dan tiada tekanan baki pada permukaan yang diproses.
2.1.3 Pengisaran magnet
Pengisaran magnet adalah kaedah baru pemprosesan pengisaran yang menggunakan tindakan medan magnet. Ia boleh melakukan pemesinan ultra ketepatan dengan cekap dan pantas pada pelbagai bahan, saiz dan bahagian struktur. Ia adalah kaedah pemprosesan pengisaran yang rendah, kecekapan tinggi, serba boleh dan berkualiti tinggi.
Pengisaran terapung magnetik. Ia dibentuk oleh bendalir magnetik di bawah tindakan medan magnet (terdiri daripada zarah magnet, surfaktan, dan pembawa cecair seperti air dan minyak), yang menyebabkan pelelas bukan magnet yang terampai mengisar dan menggilap bahan kerja berputar di bawah aliran dan tindakan terapung cecair magnetik, dengan itu meningkatkan kualiti dan kecekapan pemprosesan kemasan. Ia boleh memperoleh Ra Kurang daripada atau sama dengan 0.01 μ M mempunyai lapisan yang tidak merosot untuk pemprosesan permukaan dan boleh mengisar dan menggilap bahan kerja dengan bentuk permukaan yang kompleks.
Proses pemesinan ini bermula pada tahun 1940-an di Amerika Syarikat. Melalui pengembangan berterusan dan penambahbaikan teknologi dan peralatannya, dan penggunaan kaedah unsur terhingga untuk mensimulasikan proses penggilap magnet, ciri-ciri gerakan bendalir magnetik dan zarah kasar di bawah aruhan magnet telah dianalisis, sangat menggalakkan pembangunan dan penggunaan proses ini.
Pengisaran magnetik pelelas magnetik. Rajah skematik ditunjukkan dalam Rajah 4 (Rajah 4 disingkatkan). Semasa pengisaran magnet, bahan kerja diletakkan dalam medan magnet yang dibentuk oleh dua kutub magnet, dan pelelas magnet diletakkan di dalam jurang antara bahan kerja dan kutub magnet. Di bawah tindakan daya medan magnet, bahan pelelas disusun dengan kemas sepanjang arah garisan daya magnet, membentuk "berus pengisar magnet" yang lembut dan tegar. Apabila bahan kerja berputar dalam medan magnet dan mengalami getaran paksi, gerakan relatif berlaku di antara bahan kerja dan pelelas, dan "berus kasar" mengisar permukaan bahan kerja.
Pengisaran magnet mempunyai ciri-ciri berikut:
Dengan menukar kekuatan medan magnet, tekanan pengisaran boleh dikawal dengan mudah;
Disebabkan oleh jurang pemesinan (1-4mm) antara kutub magnet dan permukaan bahan kerja, pengisaran fleksibel menggunakan "berus kasar" bukan sahaja boleh digunakan untuk pengisaran silinder dan satah, tetapi juga untuk mengisar permukaan yang tidak sekata dan permukaan bebas;
Di bawah keadaan struktur tiang magnet ditetapkan, daya pengisaran boleh diselaraskan melalui ketumpatan fluks magnet, dan proses pemesinan boleh diautomasikan dengan mudah;
Pelelas terus bergolek dan menukar kedudukan di sepanjang permukaan pemprosesan, menjadikannya mempunyai prestasi pengilangan sendiri yang baik;
Bahan magnet dikekang antara kutub magnet dan tidak mencemarkan persekitaran operasi;
Kecekapan pemprosesan yang tinggi;
Ia boleh mengisar kedua-dua bahan feromagnetik dan bukan feromagnetik.
Pengisaran magnetik sesuai untuk pengisaran, penggilap, dan deburring bahagian ketepatan, seperti laluan perlumbaan dalam dan luar galas, injap slaid, pam gear, papan litar bercetak, acuan, bekas jam tangan, bilah, dll. Ia boleh digunakan bukan hanya untuk bahagian yang diperbuat daripada bahan magnet seperti besi, keluli karbon, dan keluli aloi, tetapi juga untuk bahan logam bukan magnet seperti loyang, keluli tahan karat, dan aloi titanium, serta bahan bukan logam seperti seramik dan wafer silikon.
Oleh kerana kebolehsuaian yang kuat dan julat aplikasi yang luas, pengisaran magnet adalah kaedah pemesinan ultra ketepatan yang sangat menjanjikan. Pada masa hadapan, pengisaran magnet akan berkembang dalam dua arah berikut:
Membangunkan pelelas magnet baru dengan kekonduksian magnet yang lebih baik dan kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi;
Kisar bahagian berbentuk kompleks menggunakan medan magnet berputar.
2.1.4 Penggilap pelelas magnet elektrolitik
Penggilap pelelas magnetik elektrolitik ialah gabungan pemesinan elektrokimia dan penggilap pelelas magnetik. Gambar rajah prinsip pemprosesan ditunjukkan dalam Rajah 5. Sambungan anod arus dan voltan ke bahan kerja, sambungan katod ke alat, dan sambungan katod ke bahagian bahan kerja di mana burr akan dikeluarkan. Elektrolit digerakkan oleh pam dan mengalir melalui katod melalui kawasan burr bahan kerja anod untuk mencapai tangki refluks. Bahan kerja berputar pada kelajuan tertentu semasa mengalami getaran paksi. Sapukan medan magnet DC yang kuat pada arah satah berserenjang dengan paksi bahan kerja dan talian kuasa, isi medan magnet dengan pelelas magnet bebas, dan "berus kasar" yang terdiri daripada pelelas magnet dengan cepat memberi kesan pada permukaan bahan kerja untuk mengeluarkan burr yang menonjol dan mencapai pemesinan yang lancar.
Kaedah pengisaran komposit ini sesuai untuk deburring ketepatan dan kemasan bahan berkekuatan tinggi, kekerasan tinggi dan keliatan tinggi. Kecekapannya adalah dua kali ganda daripada kaedah pengisaran daya medan magnet, dan ia boleh meningkatkan kekasaran permukaan bahan kerja dengan dua tahap, tanpa menghasilkan burr sekunder selepas pemprosesan.
2.2 Kaedah pengisaran ultra ketepatan berdasarkan interaksi mekanokimia
Pengisaran mekanokimia ialah proses pengisaran yang berlaku di bawah impak zarah serbuk mikro dan tindakan kimia cecair pengisar, mengeluarkan sejumlah surih bahan dari permukaan bahan kerja. Kaedah ini mempunyai ekonomi yang baik dan produktiviti yang tinggi. Ia bukan sahaja boleh mencapai tahap kekasaran permukaan yang tinggi, tetapi ketepatan geometri pemesinan juga sangat tinggi, dan hampir tiada lapisan kemerosotan pada permukaan yang diproses, yang mempunyai nilai aplikasi penting untuk pemprosesan bahan berfungsi mikroelektronik.
Cakera pengisar dibuang dengan lapisan timah, dan alur dipotong mengikut arah lilitan. Pemotong berlian digunakan untuk memotong muka hujung cakera pengisar, menjadikannya mempunyai satah tinggi dan permukaan seperti cermin. Cakera pengisar dan aci bahan kerja berputar dengan ketepatan tinggi pada kelajuan {{0}}r/min, dan bahan kerja dibetulkan pada aci bahan kerja. Arah putaran aci bahan kerja dan gelendong cakera pengisar adalah sama. Di bawah tindakan kesan tekanan dinamik cecair, bahan kerja digantung pada cakera pengisaran dengan jurang terapung beberapa mikrometer, dan bahan kerja mengalami tindakan pengisaran di bawah tindakan kimia cecair pengisar dan kesan zarah serbuk mikro. Pengisar ultra ketepatan SP46 yang dihasilkan oleh Institut Teknologi Perindustrian Nagoya di Jepun ialah pengisar ultra ketepatan biasa berdasarkan interaksi mekanokimia. Mesin ini menggunakan 0.02 μ Kekasaran permukaan wafer silikon yang diproses dengan zarah mikropowder m SiO2 boleh mencapai 2nm, dan tegasan baki hampir sifar. Kisar kaca optik BK7 dengan diameter 100mm dan ketebalan 30mm pada mesin ini, dengan kerataan 0.031 μ m. Kekasaran permukaan RMS (akar min sisihan kuasa dua) boleh mencapai 3.8nm.
Disebabkan oleh kadar penyingkiran bahan yang rendah bagi kaedah pengisaran ini, bahan kerja itu sendiri memerlukan tahap ketepatan dan kualiti permukaan tertentu. Sebelum mengisar, ketepatan bahan kerja yang akan diproses hendaklah dikawal dalam: kerataan ({{0}}) μ m. Kekasaran permukaan RMS (0.1-0.2) μ Dalam julat m. Jika tidak, ia boleh mengakibatkan ketidakupayaan untuk mencapai pengisaran, yang membawa kepada kerosakan pada bahan kerja.
2.3 Permukaan cecair mengisar dan menggilap
Penggilap pengisaran permukaan cecair, juga dikenali sebagai penggilap hydroplane. Ciri penting kaedah pengisaran ini ialah ia tidak menggunakan bahan pelelas. Semasa menggilap, jurang terbentuk antara bahan kerja dan cakera penggilap (plat rata kristal) oleh tekanan bendalir, dan pergerakan cecair menghakis digunakan untuk menggilap. Oleh itu, ia adalah kaedah pemprosesan kakisan kimia. Larutan menghakis yang digunakan dalam pemprosesan ialah campuran metanol, etilena glikol, dan bromin. Terutamanya digunakan untuk memproses permukaan substrat CaAs dan InP.
2.4 Pengisaran dan pengilapan penghidratan
Pengilapan pengisaran penghidratan ialah kaedah pengisaran pengisaran yang secara aktif menggunakan penjanaan tindak balas penghidratan pada antara muka kritikal bahan kerja. Ciri utamanya ialah ia tidak menggunakan zarah kasar atau cecair pemprosesan, dan peranti pemprosesan adalah serupa dengan mesin penggilap yang digunakan sekarang, hanya memproses dalam persekitaran wap air. Atas sebab ini, cuba elakkan menggunakan cakera penggilap bahan yang boleh menghasilkan tindak balas media kering dengan bahan kerja. Semasa cakera penggilap berputar, pemegang bahan kerja bergerak ke sana ke mari di atasnya. Semasa proses pengilapan penghidratan, dua objek menjana geseran relatif dan menjana suhu dan tekanan tinggi di kawasan sentuhan, mengakibatkan pengaktifan atom atau molekul pada permukaan bahan kerja. Lapisan penghidratan terbentuk pada permukaan asas oleh interaksi molekul wap air Superheated dan air. Dengan bantuan wap air Superheated (bukan zarah kasar bebas), lapisan penghidratan diasingkan dan dikeluarkan dari permukaan bahan kerja. Ketebalan penyingkiran adalah beberapa persepuluh nanometer, jadi permukaan yang bersih tanpa calar, kilauan licin dan herotan boleh diperolehi.
Penggilapan pengisaran penghidratan sangat sesuai untuk pemesinan ultra ketepatan kristal nilam dan Zink selenide (elemen optik untuk laser CO2) yang memerlukan kelicinan permukaan yang baik, kerataan tinggi, bebas herotan kristal dan kebersihan yang tinggi. Di samping itu, sebagai bahan hidrofilik, kaca, kristal, MgO, Y2O3, MgAl2O4, dll juga harus digilap dengan penghidratan.
2.5 Pengisaran dan Penggilapan Ultrasonik
Pengisaran dan penggilap ultrasonik ialah kaedah pengisaran ultra ketepatan tanpa sentuhan. Kekalkan jurang tetap antara muka hujung kepala alat getaran ultrasonik dan permukaan bahan kerja δ, Dan isikannya dengan cecair kerja melelas mikro. Apabila alat getaran ultrasonik bergetar pada frekuensi tertentu, ia memacu zarah kasar mikro untuk memberi kesan pada permukaan bahan kerja, dengan itu mengisar permukaan bahan kerja.
Semasa pengisaran ultrasonik, sebilangan besar zarah pelelas terkena pada permukaan mesin dengan cara yang sama pada frekuensi yang sama seperti getaran ultrasonik, mengeluarkan atau mengubah suai lapisan metamorf asal pada permukaan bahan kerja, dan membentuk lapisan metamorfik baharu ( iaitu lapisan pemprosesan permukaan) di bawahnya. Jika pemilihan parameter proses seperti nilai amplitud, tekanan pengisaran, dan kelajuan alat adalah munasabah, lapisan metamorf yang baru dihasilkan boleh menjadi lebih nipis dan lebih seragam, menghasilkan permukaan yang hampir tidak rosak. Pengisaran ultrasonik mempunyai pelbagai aplikasi dan boleh memproses pelbagai bahan keras dan rapuh, termasuk permukaan rata dan permukaan melengkung yang kompleks. Pada masa ini, pengisaran ultrasonik boleh menggerudi lubang kecil dengan diameter {{0}}.1-1.0mm pada kaca tebal 3mm. Pada masa yang sama, kadar reseksi per unit masa adalah agak tinggi, memerlukan teknik yang kompleks dan peralatan yang agak mudah, sekali gus mencapai faedah teknikal dan ekonomi yang tinggi. Dalam banyak situasi, seperti menggerudi lubang kecil dalam kaca atau memproses bahan kerja ultra nipis, pengisaran ultrasonik ialah proses yang patut dipilih atau satu-satunya proses yang boleh dipilih.
2.6 Penggilapan pancaran ion
Berbeza daripada kaedah penggilap mekanikal tradisional, penggilap pancaran ion menggunakan atom atau ion bertenaga tinggi bercas (ion mempunyai jisim yang lebih tinggi daripada atom, jadi tenaga kinetik yang lebih besar boleh diperolehi), yang ditembak pada bahan kerja oleh pistol ion dalam keadaan vakum . Apabila ion dengan tenaga tinggi mengenai permukaan bahan kerja, bahan pada titik hentaman dikeluarkan pada tahap atom. Jumlah bahan yang dikeluarkan bergantung pada masa terpercik pancaran ion pada titik itu. Kerana penggilap rasuk ion adalah untuk mengeluarkan bahan pada tahap atom, kadar penyingkiran bahan adalah rendah. Oleh itu, sebelum menggunakan kaedah ini, bahan kerja perlu digilap terlebih dahulu dengan kaedah tradisional. Selepas pada asasnya memenuhi keperluan ketepatan, bentuk permukaan bahan kerja (seperti permukaan sfera, permukaan asfera, permukaan bebas asimetri, dll.) boleh diperbetulkan dengan ketepatan tinggi dengan menggunakan penggilap rasuk ion. Walaupun pembuatan penggilap pancaran ion memerlukan pelaburan peralatan yang besar dan kos operasi yang tinggi, kaedah penggilap pancaran ion masih perlu digunakan untuk cermin optik besar tertentu dengan keperluan ketepatan tinggi khas.
Berbanding dengan kaedah pemprosesan optik tradisional, kaedah penggilap rasuk ion mempunyai kelebihan berikut:
(1) Ia boleh merealisasikan pemesinan ultra ketepatan bahan deterministik pada tahap atom;
(2) Pembetulan lengkap kesilapan bentuk permukaan boleh dicapai melalui satu proses pemprosesan;
(3) Tidak sensitif kepada getaran persekitaran luaran, perubahan suhu, dan kestabilan pemuatan;
(4) Disebabkan fakta bahawa penggilap rasuk ion perlu dijalankan dalam vakum, proses penggilap dan salutan boleh dijalankan dalam tangki vakum yang sama;
(5) Bahan kerja tidak akan mempunyai kesan Tepi keruntuhan dan meledingkan.
3 Kesimpulan
Kaedah pengisaran dan pengisaran ultra ketepatan di atas pada asasnya berbeza daripada kaedah pengisaran tradisional
Lebih lanjut mengenai WBM Bola Keluli Krom Tinggi:
G5,G10,G16 Bola Chrome kami biasanya menghasilkan mengikut GBT 308.1-2013 dan piawaian ISO 3290-1:2014. Kekerasan akan disesuaikan berdasarkan keperluan anda.
https://www.bearingroller.com/rolling-elements/steel-ball/high-chrome-steel-balls.html
