Arbejdsprincip for ultralydsbearbejdning
Figuren viser ultralydsbearbejdning. Den elektroniske oscillator og forstærker, også kendt som generatoren, konverterer den tilgængelige elektriske energi med lav frekvens til højfrekvent effekt i størrelsesordenen 20 kHz, som leveres til transduceren.
Transduceren fungerer ved magnetronstrengning. Den højfrekvente strømforsyning aktiverer stakken af det magnetostriktive materiale, der producerer værktøjets vibrationsbevægelser i længderetningen. Amplituden af denne vibration er utilstrækkelig til skæreformål. Dette transmitteres derfor til det gennemtrængende værktøj gennem en mekanisk fokuseringsindretning, der tilvejebringer en intens vibration af den ønskede amplitude ved værktøjsenden.
Den mekaniske fokuseringsenhed kaldes undertiden en hastighedstransformator. Dette er en tilspidset skaft eller kaldet 'horn'. Den øverste ende fastspændes eller loddes på den magnetostriktive materiales underside. Dens nedre ende er forsynet med midler til fastgørelse af værktøjet.
Alle disse dele, inklusive værktøjet lavet af kulstoffattigt eller rustfrit stål til formen af det ønskede hulrum, fungerer som et elastisk legeme, der transmitterer vibrationerne til spidsen af værktøjet.
De almindeligt anvendte slibemidler er
aluminiumoxid (aluminiumoxid), borcarbid, siliciumcarbid og diamantstøv. Bor er det dyreste slibemateriale og er bedst egnet til skæring af wolframcarbid, værktøjsstål og ædelstene. Silicon finder den mest anvendelse. Til opskæring af glas og keramik findes aluminiumoxid som det bedste.
Den slibende opslæmning spredes til arbejdsværktøjsgrænsefladen ved pumpning. Et kølet kølesystem anvendes til at afkøle den slibende opslæmning til en temperatur på 5 til 6 ° C. En god metode er at holde gyllen i et bad i skærezonen.
Slibemidlets størrelse varierer mellem 200 korn og 2000 korn. Grove kvaliteter er gode til skrubning, mens finere kvaliteter, f.eks. 1000 korn, anvendes til efterbehandling. Friske slibemidler skæres bedre, og gyllen udskiftes derfor med jævne mellemrum
Nøjagtighed
Den maksimale gennemtrængningshastighed i bløde og sprøde materialer såsom blød keramik er i størrelsesordenen 20 mm min, men for hårde og hårde materialer er indtrængningshastigheden lavere. Dimensionsnøjagtighed op til t0,005 mm er mulig, og overfladebehandling ned til en Ra-værdi på 0,1-0,125 mikron kan opnås.
En minimum hjørneradie på 0,10 mm er mulig for at afslutte bearbejdningen. Størrelsesområdet for USM-maskiner varierer fra en let bærbar type med en indgang på ca. 20 W til tunge maskiner, der tager en input op til 2 kW.
Begrænsninger i processen
Hovedbegrænsningen i processen er dens relativt lave metalskærehastigheder. Den maksimale fjernelse af metal er 3 mm® / s, og strømforbruget er højt. Dybden af cylindriske huller er for tiden begrænset til 2,5 gange værktøjets diameter.
Slid på værktøjet øger hullets vinkel, mens skarpe hjørner bliver afrundede. Dette indebærer, at værktøjsudskiftning er vigtig i produktionen af nøjagtige blinde huller. Fremgangsmåden er også begrænset i sin nuværende form til maskinen på overflader af forholdsvis lille størrelse.
Seneste udvikling
For nylig har en ny udvikling inden for ultralydsbearbejdning fundet sted, hvor der anvendes et værktøj imprægneret med diamantstøv, og der anvendes ingen gylle. Værktøjet har svinget ved ultralydsfrekvenser såvel som roteret. Hvis det ikke er muligt at dreje værktøjet, kan emnet drejes.
Denne innovation har fjernet nogle af ulemperne ved den konventionelle proces ved boring af dybe huller. For eksempel kan huldimensionerne holdes inden for ~ 0,125 mm. Huller op til 75 mm dybde er blevet boret i keramik uden noget fald i bearbejdningshastigheden, som man oplever i den konventionelle proces.
Anvendelse af ultralydsbearbejdning
Processens enkelhed gør den økonomisk til en lang række applikationer såsom:
· Introduktion til runde huller og huller i enhver form, som et værktøj kan fremstilles til. Omfanget af opnåelige former kan øges ved at bevæge emnet under skæring.
· Ved bearbejdning som boring, slibning, profilering og fræsning på alle materialer, både ledende og ikke-ledende.
· Bearbejdning af glas, keramik, wolfram og andet hårdt hårdmetal, ædelsten såsom syntetisk rubin.
· Ved skæring af tråde i komponenter fremstillet af hårde metaller og legeringer ved omtrent at dreje og oversætte enten emnet eller værktøjet.
· Ved fremstilling af wolframcarbid og diamanttråd trækker matricer og matricer til smedning og ekstruderingsprocesser.
· Gør det muligt for en tandlæge at bore et hul af enhver form på tænderne uden at skabe smerter.
Fordele ved ultralydsbearbejdning
· Ekstremt hårde og skøre materialer kan let bearbejdes.
· Meget nøjagtige profiler og god overfladefinish kan let opnås.
· Det bearbejdede emne er spændingsfrit.
· Fjernelsesgraden for metal er lav.
· På grund af praktisk talt ingen varmeproduktion i processen forbliver arbejdsmaterialets fysiske egenskaber uændrede.
· Operationen er lydløs.
· Driften af udstyret er ret sikkert.
