Ультразвукова обробка та ротаційна ультразвукова обробка та ультразвукове ударне шліфування

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC УДАРНЕ ШЛІФУВАННЯ, де матеріал видаляється з поверхні заготовки шляхом мікростружки та ерозії абразивними частинками за допомогою вібраційного інструменту, що коливається на ультразвукових частотах, за допомогою абразивної суспензії, яка вільно тече між заготовкою та інструментом. Він відрізняється від більшості інших звичайних операцій механічної обробки тим, що виділяється дуже мало тепла. Наконечник ультразвукового обробного інструменту називається «сонотрод», який вібрує з амплітудою від 0,05 до 0,125 мм і частотою близько 20 кГц. Коливання наконечника передають високі швидкості дрібним абразивним зернам між інструментом і поверхнею заготовки. Інструмент ніколи не торкається заготовки, тому тиск шліфування рідко перевищує 2 фунти. Цей принцип роботи робить цю операцію ідеальною для обробки надзвичайно твердих і крихких матеріалів, таких як скло, сапфір, рубін, алмаз і кераміка. Абразивні зерна знаходяться у водній суспензії з концентрацією від 20 до 60% за об’ємом. Суспензія також діє як переносник сміття від зони різання/обробки. Як абразивне зерно ми використовуємо переважно карбід бору, оксид алюмінію та карбід кремнію з розміром зерен від 100 для чорнових процесів до 1000 для наших фінішних процесів. Техніка ультразвукової обробки (UM) найкраще підходить для твердих і крихких матеріалів, таких як кераміка та скло, карбіди, дорогоцінне каміння, загартована сталь. Поверхня ультразвукової обробки залежить від твердості заготовки/інструмента та середнього діаметра використовуваних абразивних зерен. Наконечник інструмента, як правило, складається з низьковуглецевої сталі, нікелю та м’якої сталі, прикріпленої до перетворювача через державку. Процес ультразвукової обробки використовує пластичну деформацію металу для інструменту та крихкість заготовки. Інструмент вібрує та штовхає абразивну суспензію, що містить зерна, доки зерна не вдаряться об крихку заготовку. Під час цієї операції деталь ламається, а інструмент дуже злегка згинається. Використовуючи дрібні абразиви, ми можемо досягти допусків на розміри 0,0125 мм і навіть краще за допомогою ультразвукової обробки (UM). Час обробки залежить від частоти, з якою вібрує інструмент, розміру зерен і твердості, а також в’язкості рідини суспензії. Чим менш в’язка суспензія, тим швидше вона може винести використаний абразив. Розмір зерна повинен дорівнювати або перевищувати твердість заготовки. Як приклад, ми можемо обробити кілька вирівняних отворів діаметром 0,4 мм на скляній смузі шириною 1,2 мм за допомогою ультразвукової обробки.

 

 

 

Давайте трохи заглибимося в фізику процесу ультразвукової обробки. Мікрочіпування при ультразвуковій обробці можливе завдяки високим напругам, які виникають під час удару частинок об тверду поверхню. Час контакту між частинками та поверхнею дуже короткий і складає близько 10-100 мікросекунд. Час контакту можна виразити як:

 

до = 5r/Co x (Co/v) exp 1/5

 

Тут r — радіус сферичної частинки, Co — швидкість пружної хвилі в деталі (Co = sqroot E/d), а v — швидкість, з якою частинка вдаряється об поверхню.

 

Сила, з якою частинка діє на поверхню, визначається швидкістю зміни імпульсу:

 

F = d(mv)/dt

 

Тут m – маса зерна. Середня сила ударів і відскоку частинок (зерен) від поверхні становить:

 

Favg = 2 мВ / до

 

Ось час контакту. Якщо додати до цього виразу числа, то ми бачимо, що навіть незважаючи на те, що деталі дуже малі, оскільки площа контакту також дуже мала, зусилля та, отже, напруги, що діють, є значно високими, що спричиняє мікросколи та ерозію.

 

 

 

РОТАЦІЙНА УЛЬТРАЗВУКА ОБРОБКА (РУМ): Цей метод є різновидом ультразвукової обробки, де ми замінюємо абразивну суспензію інструментом, який містить алмазні абразиви на металевому зв’язку, які або просочені, або нанесені гальванічно на поверхню інструменту. Інструмент обертають і піддають ультразвуковій вібрації. Ми притискаємо заготовку з постійним тиском до обертового і вібруючого інструменту. Процес ротаційної ультразвукової обробки дає нам такі можливості, як створення глибоких отворів у твердих матеріалах із високою швидкістю видалення матеріалу.

 

 

 

Оскільки ми використовуємо низку звичайних і нетрадиційних технологій виробництва, ми можемо допомогти вам, коли у вас виникнуть запитання щодо певного продукту та найшвидшого та найекономнішого способу його виготовлення та виготовлення.