Ultrazvučna obrada i rotacijska ultrazvučna obrada i ultrazvučno udarno brušenje

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC UDARNO BRUŠENJE, gdje se materijal uklanja s površine izratka mikročipom i erozijom abrazivnim česticama pomoću vibrirajućeg alata koji oscilira na ultrazvučnim frekvencijama, potpomognutog abrazivnom kašom koja slobodno teče između izratka i alata. Razlikuje se od većine drugih konvencionalnih operacija strojne obrade jer se proizvodi vrlo malo topline. Vrh ultrazvučnog alata za obradu naziva se "sonotroda" koja vibrira na amplitudama od 0,05 do 0,125 mm i frekvencijama oko 20 kHz. Vibracije vrha prenose velike brzine na fina abrazivna zrna između alata i površine obratka. Alat nikada ne dolazi u dodir s obratkom i stoga je pritisak brušenja rijetko veći od 2 funte. Ovaj princip rada čini ovu operaciju savršenom za obradu iznimno tvrdih i lomljivih materijala, kao što su staklo, safir, rubin, dijamant i keramika. Abrazivna zrnca nalaze se unutar vodene kaše s koncentracijom između 20 do 60% volumena. Gnojnica također djeluje kao nosač krhotina dalje od područja rezanja/obrade. Kao abrazivna zrna uglavnom koristimo bor karbid, aluminijev oksid i silicij karbid s veličinama zrna u rasponu od 100 za postupke grube obrade do 1000 za naše procese završne obrade. Tehnika ultrazvučne strojne obrade (UM) najprikladnija je za tvrde i lomljive materijale poput keramike i stakla, karbida, dragog kamenja, kaljenog čelika. Završna obrada površine kod ultrazvučne strojne obrade ovisi o tvrdoći izratka/alata i prosječnom promjeru korištenih abrazivnih zrna. Vrh alata općenito je od čelika s niskim udjelom ugljika, nikla i mekog čelika koji je pričvršćen na pretvornik preko držača alata. Proces ultrazvučne obrade koristi plastičnu deformaciju metala za alat i krtost obratka. Alat vibrira i gura prema dolje abrazivnu kašu koja sadrži zrnca sve dok zrnca ne udare u krti izradak. Tijekom ove operacije izradak se lomi dok se alat vrlo malo savija. Korištenjem finih abraziva možemo postići dimenzijske tolerancije od 0,0125 mm, a još bolje s ultrazvučnom strojnom obradom (UM). Vrijeme obrade ovisi o frekvenciji kojom alat vibrira, veličini zrna i tvrdoći te o viskoznosti tekućine za kašu. Što je kašasta tekućina manje viskozna, to brže može odnijeti korišteni abraziv. Veličina zrna mora biti jednaka ili veća od tvrdoće izratka. Kao primjer, ultrazvučnom strojnom obradom možemo obraditi više poravnatih rupa promjera 0,4 mm na staklenoj traci širine 1,2 mm.

 

 

 

Uđimo malo u fiziku procesa ultrazvučne obrade. Mikročipiranje u ultrazvučnoj strojnoj obradi moguće je zahvaljujući velikim naprezanjima koja proizvode čestice koje udaraju o čvrstu površinu. Vremena kontakta između čestica i površina vrlo su kratka i kreću se od 10 do 100 mikrosekundi. Vrijeme kontakta može se izraziti kao:

 

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

 

Ovdje je r radijus kuglaste čestice, Co je brzina elastičnog vala u radnom predmetu (Co = sqroot E/d) i v je brzina kojom čestica udara u površinu.

 

Sila kojom čestica djeluje na površinu dobiva se iz brzine promjene količine gibanja:

 

F = d(mv)/dt

 

Ovdje je m masa zrna. Prosječna sila udarca čestica (zrnaca) i odbijanja od površine je:

 

Favg = 2mv / to

 

Ovdje je vrijeme kontakta. Kada se u ovaj izraz dodaju brojevi, vidimo da iako su dijelovi vrlo mali, budući da je kontaktna površina također vrlo mala, sile, a time i naprezanja koja se vrše, su značajno visoki da uzrokuju mikrokrhotine i eroziju.

 

 

 

ROTACIJSKA ULTRAZVUČNA OBRADA (RUM): Ova metoda je varijacija ultrazvučne obrade, gdje zamjenjujemo abrazivnu kašu alatom koji ima metalno vezane dijamantne abrazive koji su ili impregnirani ili galvanizirani na površini alata. Alat se rotira i ultrazvučno vibrira. Izradak pritišćemo stalnim pritiskom na rotirajući i vibrirajući alat. Rotacijski ultrazvučni proces strojne obrade daje nam mogućnosti kao što je stvaranje dubokih rupa u tvrdim materijalima uz visoke stope uklanjanja materijala.

 

 

 

Budući da primjenjujemo niz konvencionalnih i nekonvencionalnih proizvodnih tehnika, možemo vam pomoći kad god imate pitanja o određenom proizvodu i najbržem i najekonomičnijem načinu proizvodnje i izrade.