Ultralydbearbeiding og roterende ultralydbearbeiding og ultralydstøtsliping

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC IMPACT SLIPPING, hvor materiale fjernes fra en arbeidsstykkeoverflate ved mikrochipping og erosjon med slipende partikler ved hjelp av et vibrerende verktøy som oscillerer ved ultralydfrekvenser, hjulpet av en slipende slurry som flyter fritt mellom arbeidsstykket og verktøyet. Den skiller seg fra de fleste andre konvensjonelle maskineringsoperasjoner fordi det produseres svært lite varme. Spissen av ultralydbearbeidingsverktøyet kalles en "sonotrode" som vibrerer ved amplituder på 0,05 til 0,125 mm og frekvenser rundt 20 kHz. Vibrasjonene i spissen overfører høye hastigheter til fine slipekorn mellom verktøyet og overflaten av arbeidsstykket. Verktøyet kommer aldri i kontakt med arbeidsstykket og derfor er slipetrykket sjelden mer enn 2 pund. Dette arbeidsprinsippet gjør denne operasjonen perfekt for maskinering av ekstremt harde og sprø materialer, som glass, safir, rubin, diamant og keramikk. Slipekornene befinner seg i en vannoppslemming med en konsentrasjon mellom 20 og 60 volumprosent. Oppslemmingen fungerer også som bærer av rusk bort fra skjære-/bearbeidingsområdet. Vi bruker som slipekorn for det meste borkarbid, aluminiumoksid og silisiumkarbid med kornstørrelser fra 100 for grovbearbeidingsprosesser til 1000 for våre etterbehandlingsprosesser. Ultrasonic-machining (UM)-teknikken er best egnet for harde og sprø materialer som keramikk og glass, karbider, edelstener, herdet stål. Overflatefinishen til ultralydbearbeiding avhenger av hardheten til arbeidsstykket/verktøyet og den gjennomsnittlige diameteren til slipekornene som brukes. Verktøyspissen er vanligvis et lavkarbonstål, nikkel og mykt stål festet til en transduser gjennom verktøyholderen. Ultralydbearbeidingsprosessen utnytter plastisk deformasjon av metall for verktøyet og sprøheten til arbeidsstykket. Verktøyet vibrerer og skyver ned på den slipende slurryen som inneholder korn til kornene treffer det sprø arbeidsstykket. Under denne operasjonen brytes arbeidsstykket ned mens verktøyet bøyer seg veldig lett. Ved å bruke fine slipemidler kan vi oppnå dimensjonstoleranser på 0,0125 mm og enda bedre med ultralydbearbeiding (UM). Maskineringstiden avhenger av frekvensen verktøyet vibrerer med, kornstørrelsen og hardheten og viskositeten til slurryvæsken. Jo mindre tyktflytende slurryvæsken er, desto raskere kan den frakte bort brukt slipemiddel. Kornstørrelsen må være lik eller større enn hardheten til arbeidsstykket. Som et eksempel kan vi bearbeide flere justerte hull 0,4 mm i diameter på en 1,2 mm bred glasslist med ultralydbearbeiding.

 

 

 

La oss komme litt inn i fysikken til ultralydbearbeidingsprosessen. Mikrochipping i ultralydbearbeiding er mulig takket være de høye spenningene som produseres av partikler som treffer den faste overflaten. Kontakttider mellom partikler og overflater er svært korte og i størrelsesorden 10 til 100 mikrosekunder. Kontakttiden kan uttrykkes som:

 

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

 

Her er r radiusen til den sfæriske partikkelen, Co er den elastiske bølgehastigheten i arbeidsstykket (Co = sqroot E/d) og v er hastigheten som partikkelen treffer overflaten med.

 

Kraften en partikkel utøver på overflaten oppnås fra hastigheten på endringen av momentum:

 

F = d(mv)/dt

 

Her er m kornmassen. Gjennomsnittskraften til partiklene (kornene) som treffer og spretter tilbake fra overflaten er:

 

Favg = 2mv / til

 

Her er kontakttiden. Når tall plugges inn i dette uttrykket, ser vi at selv om delene er veldig små, siden kontaktflaten også er veldig liten, er kreftene og dermed påkjenningene som utøves betydelig høye for å forårsake mikrochips og erosjon.

 

 

 

ROTERENDE ULTRALYDMASKINERING (ROM): Denne metoden er en variant av ultralydbearbeiding, hvor vi erstatter slipemassen med et verktøy som har metallbundne diamantslipemidler som enten er impregnert eller elektroplettert på verktøyets overflate. Verktøyet roteres og vibreres med ultralyd. Vi presser arbeidsstykket med konstant trykk mot det roterende og vibrerende verktøyet. Den roterende ultralydbearbeidingsprosessen gir oss muligheter som å produsere dype hull i harde materialer med høye materialfjerningshastigheter.

 

 

 

Siden vi bruker en rekke konvensjonelle og ikke-konvensjonelle produksjonsteknikker, kan vi være til hjelp for deg når du har spørsmål om et bestemt produkt og den raskeste og mest økonomiske måten å produsere og fremstille det på.