Ultralydsbearbejdning og roterende ultralydsbearbejdning og ultralydsslibning

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC SLAGSLIBNING, hvor materiale fjernes fra en emneoverflade ved mikrospåner og erosion med slibende partikler ved hjælp af et vibrerende værktøj, der oscillerer ved ultralydsfrekvenser, hjulpet af en slibende opslæmning, der flyder frit mellem emnet og værktøjet. Den adskiller sig fra de fleste andre konventionelle bearbejdningsoperationer, fordi der produceres meget lidt varme. Spidsen af ultralydsbearbejdningsværktøjet kaldes en "sonotrode", som vibrerer ved amplituder på 0,05 til 0,125 mm og frekvenser omkring 20 kHz. Spidsens vibrationer overfører høje hastigheder til fine slibekorn mellem værktøjet og overfladen af emnet. Værktøjet kommer aldrig i kontakt med emnet, og derfor er slibetrykket sjældent mere end 2 pund. Dette arbejdsprincip gør denne operation perfekt til bearbejdning af ekstremt hårde og sprøde materialer, såsom glas, safir, rubin, diamant og keramik. Slibekornene er placeret i en vandopslæmning med en koncentration på mellem 20 og 60 volumenprocent. Gyllen fungerer også som bærer af affaldet væk fra skære-/bearbejdningsområdet. Vi bruger som slibekorn for det meste borcarbid, aluminiumoxid og siliciumcarbid med kornstørrelser fra 100 til skrubbearbejdningsprocesser til 1000 til vores efterbehandlingsprocesser. Ultralydsbearbejdningsteknikken (UM) er bedst egnet til hårde og sprøde materialer som keramik og glas, karbider, ædelsten, hærdet stål. Overfladefinishen af ultralydsbearbejdning afhænger af hårdheden af arbejdsemnet/værktøjet og den gennemsnitlige diameter af de anvendte slibekorn. Værktøjsspidsen er generelt et kulstoffattigt stål, nikkel og blødt stål fastgjort til en transducer gennem værktøjsholderen. Ultralydsbearbejdningsprocessen udnytter den plastiske deformation af metal til værktøjet og arbejdsemnets skørhed. Værktøjet vibrerer og skubber ned på den slibende opslæmning, der indeholder korn, indtil kornene rammer det skøre emne. Under denne operation nedbrydes emnet, mens værktøjet bøjer meget lidt. Ved hjælp af fine slibemidler kan vi opnå dimensionelle tolerancer på 0,0125 mm og endnu bedre med ultralydsbearbejdning (UM). Bearbejdningstiden afhænger af den frekvens, hvormed værktøjet vibrerer, kornstørrelsen og hårdheden og gyllevæskens viskositet. Jo mindre tyktflydende gyllevæsken er, jo hurtigere kan den transportere brugt slibemiddel væk. Kornstørrelsen skal være lig med eller større end arbejdsemnets hårdhed. Som et eksempel kan vi bearbejde flere justerede huller 0,4 mm i diameter på en 1,2 mm bred glasstrimmel med ultralydsbearbejdning.

 

 

 

Lad os komme lidt ind i fysikken i ultralydsbearbejdningsprocessen. Mikrochipskæring i ultralydsbearbejdning er mulig takket være de høje spændinger, som produceres af partikler, der rammer den faste overflade. Kontakttider mellem partikler og overflader er meget korte og i størrelsesordenen 10 til 100 mikrosekunder. Kontakttiden kan udtrykkes som:

 

til = 5r/Co x (Co/v) exp 1/5

 

Her er r radius af den sfæriske partikel, Co er den elastiske bølgehastighed i emnet (Co = sqroot E/d) og v er den hastighed, som partiklen rammer overfladen med.

 

Kraften en partikel udøver på overfladen opnås fra hastigheden af ændring af momentum:

 

F = d(mv)/dt

 

Her er m kornmassen. Den gennemsnitlige kraft af partiklerne (kornene), der rammer og springer tilbage fra overfladen er:

 

Favg = 2mv / til

 

Her til er kontakttiden. Når tal er sat ind i dette udtryk, ser vi, at selvom delene er meget små, da kontaktarealet også er meget lille, er kræfterne og dermed de påførte spændinger betydeligt høje for at forårsage mikrochips og erosion.

 

 

 

ROTERENDE ULTRALYDSBEARBEJNING (ROM): Denne metode er en variation af ultralydsbearbejdning, hvor vi erstatter slibeopslæmningen med et værktøj, der har metalbundne diamantslibemidler, der enten er blevet imprægneret eller galvaniseret på værktøjets overflade. Værktøjet roteres og vibreres med ultralyd. Vi presser emnet under konstant tryk mod det roterende og vibrerende værktøj. Den roterende ultralydsbearbejdningsproces giver os muligheder såsom at producere dybe huller i hårde materialer ved høje materialefjernelseshastigheder.

 

 

 

Da vi anvender en række konventionelle og ikke-konventionelle fremstillingsteknikker, kan vi hjælpe dig, når du har spørgsmål om et bestemt produkt og den hurtigste og mest økonomiske måde at fremstille og fremstille det på.