Ultrahangos megmunkálás és forgó ultrahangos megmunkálás és ultrahangos ütvecsiszolás

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC ÜTŐKÖSZÖLÉS, ahol a munkadarab felületéről mikrochippel és csiszolószemcsés erózióval távolítják el az anyagot ultrahangfrekvencián oszcilláló rezgőszerszám segítségével, amelyet a munkadarab és a szerszám között szabadon áramló csiszolóiszap segít. Ez abban különbözik a legtöbb hagyományos megmunkálási művelettől, hogy nagyon kevés hő termelődik. Az ultrahangos megmunkáló szerszám csúcsát „szonotródának” nevezik, amely 0,05-0,125 mm amplitúdóval és 20 kHz körüli frekvenciával rezeg. A csúcs rezgései nagy sebességet továbbítanak a finom csiszolószemcsékre a szerszám és a munkadarab felülete között. A szerszám soha nem érintkezik a munkadarabbal, ezért a csiszolási nyomás ritkán haladja meg a 2 fontot. Ez a működési elv tökéletessé teszi ezt a műveletet rendkívül kemény és törékeny anyagok megmunkálására, mint például üveg, zafír, rubin, gyémánt és kerámia. A csiszolószemcsék 20 és 60 térfogat% közötti koncentrációjú vizes zagyban helyezkednek el. A hígtrágya a törmelék hordozójaként is működik a vágási/megmunkálási tartománytól távol. Csiszolószemcsékként főleg bór-karbidot, alumínium-oxidot és szilícium-karbidot használunk, amelyek szemcsemérete a nagyolási eljárásokhoz 100-tól a befejező eljárásainkhoz 1000-ig terjed. Az ultrahangos megmunkálási (UM) technika a legalkalmasabb kemény és törékeny anyagokhoz, például kerámiákhoz és üvegekhez, keményfémekhez, drágakövekhez, edzett acélokhoz. Az ultrahangos megmunkálás felületi minősége a munkadarab/szerszám keménységétől és a felhasznált csiszolószemcsék átlagos átmérőjétől függ. A szerszámcsúcs általában alacsony szén-dioxid-tartalmú acélból, nikkelből és lágyacélokból áll, amelyek a szerszámtartón keresztül egy jelátalakítóhoz vannak rögzítve. Az ultrahangos megmunkálási folyamat a fém képlékeny alakváltozását és a munkadarab ridegségét használja fel a szerszámhoz. A szerszám rezeg és lenyomja a szemcséket tartalmazó csiszolózagyot, amíg a szemcsék hozzá nem ütköznek a törékeny munkadarabhoz. E művelet során a munkadarab letörik, miközben a szerszám nagyon enyhén meghajlik. Finom csiszolóanyagokkal 0,0125 mm-es mérettűrést érhetünk el, ultrahangos megmunkálással (UM) pedig még jobbat. A megmunkálási idő a szerszám rezgési frekvenciájától, a szemcsemérettől és a keménységtől, valamint a zagyfolyadék viszkozitásától függ. Minél kevésbé viszkózus a zagyfolyadék, annál gyorsabban tudja elvinni a használt csiszolóanyagot. A szemcseméretnek egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie a munkadarab keménységénél. Példaként 1,2 mm széles üvegszalagon ultrahangos megmunkálással több egymáshoz igazított 0,4 mm átmérőjű furatot is megmunkálhatunk.

 

 

 

Menjünk egy kicsit az ultrahangos megmunkálási folyamat fizikájába. Az ultrahangos megmunkálás során a mikrochippelés a szilárd felületre ütköző részecskék által keltett nagy feszültségeknek köszönhetően lehetséges. A részecskék és a felületek közötti érintkezési idő nagyon rövid, 10-100 mikroszekundum nagyságrendű. A kapcsolattartási idő a következőképpen fejezhető ki:

 

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

 

Itt r a gömb alakú részecske sugara, Co a rugalmas hullám sebessége a munkadarabban (Co = sqroot E/d), v pedig az a sebesség, amellyel a részecske eléri a felületet.

 

A részecske által a felületre kifejtett erő az impulzus változási sebességéből adódik:

 

F = d(mv)/dt

 

Itt m a szemcse tömege. A részecskék (szemcsék) felszínre ütköző és onnan visszapattanó átlagos ereje:

 

Favg = 2mv / to

 

Itt van a kapcsolattartási idő. Ha ebbe a kifejezésbe számokat csatlakoztatunk, azt látjuk, hogy bár az alkatrészek nagyon kicsik, mivel az érintkezési felület is nagyon kicsi, a kifejtett erők és így a feszültségek jelentősen nagyok, és mikrochipeket és eróziót okoznak.

 

 

 

FORGÓ ULTRAHANGOS MEGMUNKÁLÁS (RUM): Ez a módszer az ultrahangos megmunkálás egy olyan változata, ahol a csiszolószuszpenziót olyan szerszámra cseréljük, amely fémkötésű gyémánt csiszolóanyagot tartalmaz, amelyet vagy impregnáltak, vagy galvanizáltak a szerszám felületén. A szerszám forgatható és ultrahangos vibrációval rendelkezik. A munkadarabot állandó nyomással a forgó és rezgő szerszámhoz nyomjuk. A forgó ultrahangos megmunkálási folyamat olyan képességeket ad számunkra, mint például mély lyukak létrehozása kemény anyagokban, nagy anyageltávolítási sebesség mellett.

 

 

 

Mivel számos hagyományos és nem hagyományos gyártási technikát alkalmazunk, bármikor a segítségére lehetünk, ha kérdései vannak egy adott termékkel és a gyártás leggyorsabb és leggazdaságosabb módjával kapcsolatban.