Ултразвукова обработка и ротационна ултразвукова обработка и ултразвуково ударно шлайфане

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC УДАРНО ШЛИФОВАНЕ, при което материалът се отстранява от повърхността на детайла чрез микрочипване и ерозия с абразивни частици с помощта на вибриращ инструмент, осцилиращ на ултразвукови честоти, подпомогнат от абразивна суспензия, която тече свободно между детайла и инструмента. Тя се различава от повечето други конвенционални машинни операции, защото се произвежда много малко топлина. Върхът на ултразвуковия машинен инструмент се нарича "сонотрод", който вибрира при амплитуди от 0,05 до 0,125 mm и честоти около 20 kHz. Вибрациите на върха предават високи скорости на фините абразивни зърна между инструмента и повърхността на обработвания детайл. Инструментът никога не влиза в контакт с детайла и следователно налягането при шлайфане рядко е повече от 2 фунта. Този принцип на работа прави тази операция идеална за обработка на изключително твърди и крехки материали, като стъкло, сапфир, рубин, диамант и керамика. Абразивните зърна са разположени във водна суспензия с концентрация между 20 до 60% обемни. Суспензията също действа като носител на отломките далеч от областта на рязане/обработка. Ние използваме като абразивни зърна най-вече борен карбид, алуминиев оксид и силициев карбид с размер на зърното, вариращ от 100 за груби процеси до 1000 за нашите довършителни процеси. Техниката за ултразвукова обработка (UM) е най-подходяща за твърди и крехки материали като керамика и стъкло, карбиди, скъпоценни камъни, закалени стомани. Повърхностното покритие на ултразвуковата обработка зависи от твърдостта на детайла/инструмента и средния диаметър на използваните абразивни зърна. Върхът на инструмента обикновено е нисковъглеродна стомана, никел и меки стомани, прикрепени към преобразувател чрез държача на инструмента. Процесът на ултразвукова обработка използва пластичната деформация на метала за инструмента и крехкостта на детайла. Инструментът вибрира и натиска надолу абразивната суспензия, съдържаща зърна, докато зърната ударят крехкия детайл. По време на тази операция детайлът се разрушава, докато инструментът се огъва много леко. Използвайки фини абразиви, можем да постигнем толеранс на размерите от 0,0125 mm и дори по-добре с ултразвукова обработка (UM). Времето за обработка зависи от честотата, с която инструментът вибрира, размера на зърното и твърдостта и вискозитета на суспензията. Колкото по-малко е вискозна течността, толкова по-бързо тя може да отнесе използвания абразив. Размерът на зърното трябва да бъде равен или по-голям от твърдостта на детайла. Като пример можем да обработим множество подравнени отвори с диаметър 0,4 mm върху стъклена лента с ширина 1,2 mm с ултразвукова обработка.

 

 

 

Нека навлезем малко във физиката на процеса на ултразвукова обработка. Микрочипирането при ултразвукова обработка е възможно благодарение на високите напрежения, произведени от частици, удрящи твърдата повърхност. Времената за контакт между частиците и повърхностите са много кратки и от порядъка на 10 до 100 микросекунди. Времето за контакт може да се изрази като:

 

до = 5r/Co x (Co/v) exp 1/5

 

Тук r е радиусът на сферичната частица, Co е скоростта на еластичната вълна в детайла (Co = sqroot E/d) и v е скоростта, с която частицата удря повърхността.

 

Силата, която една частица упражнява върху повърхността, се получава от скоростта на промяна на импулса:

 

F = d(mv)/dt

 

Тук m е масата на зърното. Средната сила на частиците (зърната), които се удрят и отскачат от повърхността, е:

 

Favg = 2mv / to

 

Тук е времето за контакт. Когато числата се добавят към този израз, виждаме, че въпреки че частите са много малки, тъй като контактната площ също е много малка, силите и по този начин упражнените напрежения са значително високи, за да причинят микроцепене и ерозия.

 

 

 

РОТАЦИОННА УЛТРАЗВУКОВА ОБРАБОТА (РУМ): Този метод е разновидност на ултразвукова обработка, при която заменяме абразивната суспензия с инструмент, който има свързани с метал диамантени абразиви, които са били или импрегнирани, или галванизирани върху повърхността на инструмента. Инструментът се върти и вибрира ултразвуково. Притискаме детайла при постоянен натиск срещу въртящия се и вибриращ инструмент. Процесът на ротационна ултразвукова обработка ни дава възможности, като например създаване на дълбоки отвори в твърди материали при високи скорости на отстраняване на материала.

 

 

 

Тъй като използваме редица конвенционални и неконвенционални производствени техники, можем да ви бъдем полезни винаги, когато имате въпроси относно конкретен продукт и най-бързия и икономичен начин за неговото производство и изработване.