Az ultrahangos megmunkálás működési elve
Az ábra az ultrahangos megmunkálási műveletet mutatja. Az elektronikus oszcillátor és erősítő, más néven generátor, a rendelkezésre álló alacsony frekvenciájú elektromos energiát 20 kHz nagyságrendű nagyfrekvenciás energiává alakítja, amelyet a jelátalakítóhoz táplálnak.
A jelátalakító magnetron sztrikcióval működik. A nagyfrekvenciás tápegység aktiválja a magnetostrikciós anyag halmát, amely a szerszám hosszirányú vibrációs mozgását eredményezi. Ennek a rezgésnek az amplitúdója nem megfelelő vágási célokra. Ezt tehát egy mechanikus fókuszáló eszközzel továbbítják a behatoló szerszámhoz, amely a kívánt amplitúdó intenzív rezgését biztosítja a szerszám végén.
A mechanikus fókuszáló készüléket néha sebességtranszformátornak nevezik. Ez egy kúpos szár vagy „kürt”. A felső vége a magnetostrikciós anyag alsó felületéhez van rögzítve vagy forrasztva. Alsó vége a szerszám rögzítésére szolgáló eszközökkel van ellátva.
Mindezek az alkatrészek, beleértve az alacsony szén-dioxid-kibocsátású vagy rozsdamentes acélból készült szerszámot is a kívánt üreg alakjáig, úgy működnek, hogy egy rugalmas test továbbítja a rezgéseket a szerszám hegyére.
A leggyakrabban használt csiszolóanyagok
alumínium-oxid (alumínium-oxid), bór-karbid, szilícium-karbid és gyémántpor. A bór a legdrágább csiszolóanyag, és a legalkalmasabb volfrám-karbid, szerszámacél és drágakövek vágására. A szilícium megtalálja a legtöbb alkalmazást. Üveg és kerámia vágásához az alumínium-oxid a legjobb.
A koptató szuszpenziót szivattyúzással juttatják el a munkaeszköz felületére. Hűtött hűtőrendszerrel hűtik a csiszoló szuszpenziót 5–6 ° C hőmérsékletre. Jó módszer az iszap tartása a vágási zónában lévő fürdőben.
A csiszolóanyag mérete 200 és 2000 szemcsék között változik. A durva osztályok nagyszerűek a nagyoláshoz, míg a finomabb, mondjuk 1000 grit minőségűeket a befejezéshez használják. A friss csiszolóanyagok jobban vágnak, ezért az iszapot rendszeresen cserélni kell
Pontosság
A puha és törékeny anyagok, például a puha kerámiák maximális behatolási sebessége 20 mm / perc nagyságrendű, de kemény és szívós anyagok esetében a behatolási sebesség alacsonyabb. A méretpontosság t0,005 mm-ig lehetséges, és a felületi felület 0,1-0,125 mikron Ra értékig érhető el.
A megmunkálás befejezéséhez minimum 0,10 mm saroksugár lehetséges. Az USM gépek mérettartománya a könnyű, kb. 20 W teljesítményű hordozható gépektől a 2 kW teljesítményig terjedő nehéz gépekig terjed.
A folyamat korlátai
A folyamat fő korlátja a viszonylag alacsony fémvágási sebesség. A maximális fémeltávolítási sebesség 3 mm® / s, és az energiafogyasztás magas. A hengeres furatok mélysége jelenleg a szerszám átmérőjének 2,5-szeresére korlátozódik.
A szerszám kopása növeli a furat szöget, míg az éles sarkok lekerekednek. Ez azt jelenti, hogy a szerszámcsere elengedhetetlen a pontos vaklyukak előállításához. Ezenkívül a folyamat a jelenlegi formájában a gépre korlátozódik, viszonylag kis méretű felületeken.
Legutóbbi fejlesztés
A közelmúltban új fejlemény történt az ultrahangos megmunkálásban, amelyben gyémántporral impregnált szerszámot használnak, és nem használnak hígtrágyát. A szerszám ultrahangos frekvenciákon rezgett, valamint elfordult. Ha a szerszám elforgatása nem lehetséges, a munkadarab elforgatható.
Ez az újítás kiküszöbölte a mély lyukak fúrásakor alkalmazott hagyományos eljárás néhány hátrányát. Például a furat méretei ~ 0,125 mm-en belül tarthatók. 75 mm mélységig lyukakat fúrtak a kerámiákba anélkül, hogy a megmunkálási sebesség csökkenne, mint azt a hagyományos eljárás tapasztalja.
Az ultrahangos megmunkálás alkalmazása
A folyamat egyszerűsége gazdaságossá teszi sokféle alkalmazásban, például:
· Kör alakú és bármilyen alakú lyukak bemutatása, amelyekhez szerszám készíthető. A megszerezhető alakzatok tartománya növelhető a munkadarab mozgatásával a vágás során.
· Olyan megmunkálási műveletekben, mint a fúrás, csiszolás, profilozás és marás minden anyagon, mind vezető, mind nem vezető
· Üveg, kerámia, volfrám és más kemény keményfém, drágakövek, például szintetikus rubin megmunkálása.
· A keményfémekből és ötvözetekből készült alkatrészek menetvágásában a munkadarab vagy a szerszám hozzávetőleges forgatásával és átfordításával.
· A volfrám-karbid és a gyémánt huzal készítésénél a kovácsolási és extrudálási folyamatokhoz meghal és meghal.
· Lehetővé teszi a fogorvos számára, hogy bármilyen alakú lyukat fúrjon a fogakra anélkül, hogy fájdalmat okozna.
Az ultrahangos megmunkálás előnyei
· A rendkívül kemény és törékeny anyagok könnyen megmunkálhatók.
· Nagyon pontos profilok és jó felületi simítás érhető el.
· A megmunkált munkadarab feszültségektől mentes.
· A fém eltávolítási arány alacsony.
· Mivel a folyamatban gyakorlatilag nincs hőtermelés, a munkaanyag fizikai tulajdonságai változatlanok maradnak.
· A művelet zajtalan.
· A berendezés működése meglehetősen biztonságos.
