Шліфування і полірування ювелірних виробів вважають трудомісткою і дорогою операцією. На фінішну обробку поверхні в ювелірній промисловості припадає приблизно 60% вартості продукції. На зміну традиційним барабанам і віброустановкам приходять більш продуктивні методики.

Одним з перспективних методів фінішної обробки деталей є метод магнітно-абразивного полірування (МАП). Сутність методу полягає в тому, що оброблювана деталь і наповнювач з магнітними і абразивними властивостями, поміщеними в магнітне поле, починають примусовий рух відносно один одного. Магнітно-абразивний наповнювач створює ріжучий ефект, щільність якого можна варіювати, змінюючи напруженість магнітного поля. Силами магнітного поля зерна наповнювача притискаються до поверхні деталі, починаючи чинити тиск на деталь у кожній точці її поверхні, що призводить до зйому металу і згладжування мікронерівностей. Обробка проводиться при наявності рідкого середовища, яке в даному процесі виступає як носій поверхнево-активних речовин, а не як засіб охолодження деталі. Магнітно-абразивним поліруванням можна обробляти деталі будь-якої геометричної форми і габаритних розмірів з магнітних і немагнітних матеріалів.

Рис. 1

Схема магнітно-абразивної обробки деталей складної форми з немагнітних матеріалів:

1 – диск, що обертається;

2 – постійні магніти;

3 – деталі, що обробляються;

4 – наповнювач.

Наразі для обробки виробів у ювелірному виробництві широке застосування знайшли магнітні галтовки. Схема будови галтовки показана на Рис. 1. Принцип дії заснований на русі наповнювача, у вигляді голок, за рахунок магнітного поля. Магнітне поле створюється за рахунок постійних магнітів. Голки переміщуються з певним прискоренням, здійснюючи взаємодію з поміщеними в ємність ювелірними виробами, при цьому останні піддаються численним мікроударам з боку наповнювача. За рахунок взаємодії відбувається обробка поверхні виробів у всіх важкодоступних місцях, а також часткове зміцнення поверхні виробів, що полегшує їх подальше шліфування і полірування.

При впливі магнітного поля в робочому проміжку, наповнювач орієнтується своєю більшою віссю вздовж магнітних силових ліній, ущільнюється і притискається гострими гранями до оброблюваної поверхні. У результаті цього обробка поверхні деталі проводиться гострими кромками, тобто має місце процес орієнтованого абразивного різання.

Рис. 2 Рис. 3

На ринку обладнання представлені численні конструкції магнітних галтовок, в основному виробництва Туреччини і Китаю. За своєю конструкцією вони представляють диск з розташованими по його периметру постійними магнітами кільцеобразної форми. Диск приводиться в рух електродвигуном, при цьому магнітне поле створене магнітами, рухається з окружною швидкістю, що відповідає частоті обертів електродвигуна, змушуючи переміщатися голковий наповнювач (Рис. 2).

Ця схема має деякі недоліки. По-перше, окружна швидкість наповнювача не однакова по всій поверхні диска. Чим ближче до центру обертання, тим вона нижча, а в безпосередній близькості від осі обертання утворюється мертва зона, потрапивши в яку вироби практично залишаються без взаємодії з голками, оскільки останні прагнуть переміститися до периферії ємності за рахунок відцентрової сили. Це добре помітно при обробці більш великовагових виробів (персні, браслети і т.д.), які практично не переміщуються під дією рухомого наповнювача. По-друге, якщо ми розглянемо розташування магнітного поля в магніті кільцеобразної форми (Рис. 3), то можна побачити, що при розташуванні «площиною» кільцеобразних магнітів на диску галтовки, їх полюси розташовуються вгору і вниз відносно наповнювача і виробів. При такому розташуванні сила магніту спрямована вгору, а між самими магнітами взаємодія мінімальна. Це знижує ефективність роботи, оскільки наповнювач не отримує додаткового прискорення за рахунок магнітного поля самого магніту і не змінює свого напрямку руху, потрапляючи в зони дії різно розряджених полюсів.

Компанія «ВТК» пропонує конструкцію магнітних галтовок з принципово іншою формою і розташуванням магнітів. Нами використовуються магніти прямокутної форми розташовані на диску один проти одного однойменними полюсами (Рис. 4).

Рис. 4

При цьому поле магнітів перекриває всю поверхню диска, а напрямок його збігається з напрямком переміщення наповнювача і оброблюваних виробів. За рахунок цього ефективність даної конструкції зростає на порядок, мертві зони залягання відсутні, швидкість наповнювача і оброблюваних виробів збігаються з напрямком магнітного поля. Інтенсивний вплив магнітних полів на осі обертання диска прагне виштовхнути наповнювач в більш активні зони. Ця конструкція галтовок дозволяє використовувати ємності різної форми і розмірів, залежно від виду і кількості оброблюваних виробів.

За своєю природою постійні магніти відрізняються магнітними властивостями матеріалу і способом виробництва.

Рис. 5

Ферріти (або кераміка, керамічні магніти, ceramic) - найпопулярніші постійні магніти, що існують в даний час. Вони виробляються з комбінації ферриту барію або стронцію і оксиду заліза, і демонструють високу коерцитивну силу, що говорить про хорошу опірність до розмагнічування. Ферріти володіють найменшою вартістю, що забезпечує їм успіх в тих магнітних додатках, де не потрібно видатних результатів за величиною магнітного поля. Ферріти мають дуже хорошу корозійну стійкість і стійко працюють в діапазоні температур від -40 до +250 °С. Діапазон максимальної енергії - від 1,1 до 4,5 МГЕ – це магніти, вироблені з додаванням елементів лантаноїдної групи. Двома елементами цієї групи, найбільш часто використовуваними при виробництві постійних магнітів, є неодим (Nd) і самарій (Sm). Існує велика кількість сумішей і сплавів з використанням цих елементів, але найбільш часто використовуються сплави неодим-залізо-бор (Nd-Fe-B) і самарій-кобальт (SmCo). В даний час постійні магніти Nd-Fe-B є найбільш комерційно вигідними у виробництві. При цьому магніти Nd-Fe-B випускаються з великою кількістю градацій, щоб охопити широкий діапазон властивостей і областей застосування.

У нашому обладнанні використовуються більш дорогі неодимові магніти Nd-Fe-B, які мають високі магнітні властивості. Неодимові магніти – третє покоління рідкоземельних магнітів, мають найбільш високі значення залишкової магнітної індукції, коерцитивної сили, максимальної енергії та співвідношення продуктивність/ціна. Діапазон максимальної енергії – от 1 до 48 МГЕ.

В якості наповнювача в галтовках для обробки ювелірних виробів застосовуються металеві голки з заокругленими або скошеними краями. Виготовлені вони з технічної нержавіючої сталі, марок 12Х13, 40Х13, яка володіє магнітними властивостями. Розміри їх можуть бути різними від Ø0,2 мм до Ø2 мм.

Для забезпечення нормальної взаємодії поверхні наповнювача з поверхнею оброблюваних виробів, останній треба утримувати в чистому стані. Жир, який залишився на голках, мікрочастинки зносу виробів і наповнювача, знижують ефективність взаємного тертя і отже процесу обробки. Вироби перед завантаженням слід мити і при необхідності виробляти знежирювання. При забрудненні наповнювач слід промивати миючими засобами з додаванням лимонної кислоти. Спільно з наповнювачем застосовують різні шампуні та миючі засоби, до складу яких входять поверхнево активні речовини. При роботі, утворена ними піна, виводить бруд і продукти зносу із зони контакту.

З повагою, директор компанії «ВТК», Бутузов Ю. Е.