Ultraäänikoneistus ja pyörivä ultraäänikoneistus ja ultraääniiskuhionta

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC ISKUHIOMAUS, jossa materiaali poistetaan työkappaleen pinnasta mikrosirutuksella ja eroosiolla hankaavilla hiukkasilla käyttämällä ultraäänitaajuuksilla värähtelevää värähtelevää työkalua, jota avustaa hiomaliete, joka virtaa vapaasti työkappaleen ja työkalun välillä. Se eroaa useimmista muista tavanomaisista koneistustoimenpiteistä, koska lämpöä syntyy hyvin vähän. Ultraäänityöstötyökalun kärkeä kutsutaan "sonotrodiksi", joka värähtelee amplitudilla 0,05–0,125 mm ja taajuuksilla noin 20 kHz. Kärjen värähtely siirtää suuria nopeuksia hienoihin hiomarakoihin työkalun ja työkappaleen pinnan välillä. Työkalu ei koskaan kosketa työkappaletta ja siksi hiontapaine on harvoin yli 2 paunaa. Tämä toimintaperiaate tekee tästä toimenpiteestä täydellisen erittäin kovien ja hauraiden materiaalien, kuten lasin, safiirin, rubiinin, timantin ja keramiikan, työstämiseen. Hankaavat rakeet sijaitsevat vesilietteen sisällä, jonka pitoisuus on 20 - 60 tilavuusprosenttia. Liete toimii myös roskien kuljettajana pois leikkaus-/työstöalueelta. Käytämme hiomarakeina enimmäkseen boorikarbidia, alumiinioksidia ja piikarbidia, joiden raekoot vaihtelevat 100:sta rouhintaprosesseissa 1000:een viimeistelyprosesseissamme. Ultrasonic-machining (UM) -tekniikka soveltuu parhaiten koville ja hauraille materiaaleille, kuten keramiikka ja lasi, kovametallit, jalokivet, karkaistu teräs. Ultraäänityöstön pintakäsittely riippuu työkappaleen/työkalun kovuudesta ja käytettyjen hiomarakeiden keskimääräisestä halkaisijasta. Työkalun kärki on yleensä vähähiilistä terästä, nikkeliä ja pehmeitä teräksiä, jotka on kiinnitetty anturiin työkalunpitimen kautta. Ultraäänityöstöprosessissa hyödynnetään metallin plastista muodonmuutosta työkalua varten ja työkappaleen haurautta. Työkalu tärisee ja painaa rakeita sisältävää hiomalietettä alaspäin, kunnes rakeet osuvat hauraaseen työkappaleeseen. Tämän toimenpiteen aikana työkappale murtuu, kun työkalu taipuu hyvin vähän. Hienoja hioma-aineita käyttämällä saavutamme 0,0125 mm:n mittatoleransseja ja jopa parempia ultraäänikoneistuksen (UM) avulla. Työstöaika riippuu taajuudesta, jolla työkalu tärisee, raekoosta ja kovuudesta sekä lietenesteen viskositeetista. Mitä vähemmän viskoosi lieteneste, sitä nopeammin se voi kuljettaa pois käytetyn hioma-aineen. Raekoon tulee olla yhtä suuri tai suurempi kuin työkappaleen kovuus. Esimerkkinä voimme työstää useita kohdistettuja, halkaisijaltaan 0,4 mm:n reikiä 1,2 mm leveälle lasinauhalle ultraäänityöstyksellä.

 

 

 

Tutustutaanpa hieman ultraäänityöstöprosessin fysiikkaan. Mikrosiruttaminen ultraäänikoneistuksessa on mahdollista kiinteään pintaan osuvien hiukkasten aiheuttamien suurten jännitysten ansiosta. Kosketusajat hiukkasten ja pintojen välillä ovat hyvin lyhyitä ja luokkaa 10-100 mikrosekuntia. Yhteydenottoaika voidaan ilmaista seuraavasti:

 

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

 

Tässä r on pallomaisen hiukkasen säde, Co on elastisen aallon nopeus työkappaleessa (Co = sqroot E/d) ja v on nopeus, jolla hiukkanen osuu pintaan.

 

Hiukkasen pintaan kohdistama voima saadaan liikemäärän muutosnopeudesta:

 

F = d(mv)/dt

 

Tässä m on viljamassa. Hiukkasten (jyvien) pintaan osuvien ja sieltä pomppivien keskimääräinen voima on:

 

Favg = 2mv / to

 

Tässä on yhteydenottoaika. Kun tähän lausekkeeseen liitetään lukuja, huomaamme, että vaikka osat ovat hyvin pieniä, koska kosketuspinta-ala on myös hyvin pieni, ovat voimat ja siten kohdistuvat jännitykset merkittävästi suuria aiheuttaen mikrosirua ja eroosiota.

 

 

 

ROTARY ULTRASONIC MACHINING (ROM): Tämä menetelmä on muunnelma ultraäänityöstöstä, jossa korvaamme hiomalietteen työkalulla, jossa on metallisidottuja timanttihioma-aineita, jotka on joko kyllästetty tai galvanoitu työkalun pinnalle. Työkalua pyöritetään ja sitä vibroidaan ultraäänellä. Painamme työkappaletta jatkuvalla paineella pyörivää ja tärisevää työkalua vasten. Pyörivä ultraäänityöstöprosessi antaa meille ominaisuuksia, kuten syvien reikien tuottamisen koviin materiaaleihin suurella materiaalinpoistonopeudella.

 

 

 

Koska käytämme useita tavanomaisia ja epätavanomaisia valmistustekniikoita, voimme olla avuksi aina, kun sinulla on kysyttävää tietystä tuotteesta ja nopeimmasta ja taloudellisimmasta tavasta valmistaa ja valmistaa se.