Магнитно-абразивная обработка (МАО)

Cущность магнитно-абразивной обработки (МАО) основана на способности ферромагнитной массы, размщённой в магнитном поле, без каких-либо механизмов-преобразователей оказывать абразивное воздействие на обрабатываемую поверхность заготовок. МАО относят к отделочным видам обработки. Движение резания при этом может сообщаться как заготовке, так и инструменту.

В первом случае заготовка помещается между полюсными наконечниками электромагнита с некоторыми зазорами, в которые подеется порошок, обладающий магнитными и абразивными свойствами. Детали сообщают вращательное и осциллирующее (вдоль оси) движения. Силами магнитного поля зёрна ферромагнитного порошка удерживаются в зазорах, и, прижимаясь к поверхности детали, обрабатывают её. В рабочие зазоры подают также СОЖ (эмульсол, керосин).

МАО прменяют для обработки деталей из сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, предварительно обработанных точением, фрезерованием, шлмфованием. По сравнению с традиционными методами абразисвной обработки МАО обеспечивает повышение производительности труда в 3…5 раз, а при полировании сферических линз из стекла – в 5…6 раз. При этом затраты на абразивный инструмент снижаются в 2…3 раза.

С помощью МАО можно снизить исходную шероховатость с Ra=1,25…3,2 мкм до Ra=0,08…0,01мкм; волнистость – в 8…10 раз, гранность - в 1,5…2 раза. Точность размеров и формы – не изменяются. Основные преимущества МАО – возможность обработки сверхтонких изделий (h=0,05…0,5 мм), изделий неправилбной геометрической формы, возможность обнаружения дефектов предшествующей обработки (трещины, прижоги…)

В качестве оборудования при МАО используют как универсальные МРС, так и специальные высокопроизводительные установки.

1. Для полирования валов можно применять токарно-винторезные станки со специально изготовленным магнитным индуктором, устанавлиаемым на суппорт станка, и с дополнительным осциллирующим передним центром.

Для полирования плоскостей применяют следующие схемы МАО:

2. На плоскршлифовальном станке с горизонтальным шпинделем. В шпиндель станка вместо абразивного круга закрепляют электромагнитнй диск, на периферии которого в магнитном поле равномерно наращивается щётка из ферромагнитного абразивного материала. При вражении они полируют заготовки из немагнитного материала. Электромагнитный диск может состоять из нескольких П-образных элементарных магнитов или из кольцевых соленоидов со стальными сердечниками, установленными в шпинделе на оправке. Питание электромагнитов осуществляется постоянным током. На корпусе шлифовальной бабки рядом с вращающимся электромагнитным диском устанавливают бункер с абразивной ферромагнитной крошкой. Открывая бункер при вращении диска, абразивная среда равномерно наносится на поверхность диска. Зёрна абразивной среды располагаются вдоль силовых линий поля и прижимаются к цилиндрической поверхности диска. Образовавшаяся щётка достаточно эластична и хорошо самозатачивается. Отработавшая абразивная среда удаляется выключением электромагнита. Зазор между образующей диска и заготовкой устанавливают δ=4…6мм.

Полирование плоскостей магнитопроводных заготовок и тонких немагнитных может быть реализовано на вертикально-фрезерном станке, в шпиндель которого вставляют магнитный индуктор для плоского шлифования.

3. Для МАО внутренних цилиндрических поверхностей используют специальные станки, где внутрь детали вводят один полюсный наконечник, на который подаётся порошок вместе с СОЖ, а наружные полюсные наконечники охватывают деталь, совершающую вращательное движение, а осциллирующее движение совершает внутренний наконечник.

В качестве абразивных материалов для МАО пименяют керметы, получаемые пресованием абразивной и ферромагнитной составляющей, а также чугунные и стальные опилки. В керметах абразивная составляющая может быть из электрокорунда белого, карбида хрома, карбида титана, карбида кремния. Массовая доля железа составляет 70…80 5. Оптимальная зернистость должна быть в пределах 125…315 мкм.

Режимы МАО обусловлены параметрами, характеризующими механическое движение детали и магнитного индуктора, размерами, конфигурацией рабочих зазоров, напряжённостью магнитного поля свойствами кермета и СОЖ. Так, для полирования стальныхзаготовок d=20…100 мм используют следующие режимы: v_з=1…2м/c, v_осц=8…10 Гц, S=6…8м/мин, кермет ЭБМ40+80% Fe, зернистость 160…250 мкм, магнитная индукция 1…1,3 Тл, рабочий зазор 1…1,5 мм, длина плоских наконечников 60…80 мм, угол охвата детали полюсами 90˚, СОЖ – 5% раствор эмульсола Э2 в воде. За 10…15 с шероховатость с Ra=0,16…0,08 мкм становилась равной Ra = 0,04…0,02 мкм.

По сравнению с финишными процессами, где используется абразивный инструмент на жёсткой связке, МАО вызывает незначительный нагрев изделия: без СОЖ до температуры Т=270…300˚С, с применением СОЖ до температуры Т=45…55˚С.