Obróbka ultradźwiękowa i obrotowa obróbka ultradźwiękowa i ultradźwiękowe szlifowanie udarowe

Inna popularna NIEKONWENCJONALNA OBRÓBKA technika, z której często korzystamy, to ULTRASONIC MACHINING, powszechnie znana również jako UM, SZLIFOWANIE UDAROWE, w którym materiał jest usuwany z powierzchni przedmiotu obrabianego poprzez mikroczipowanie i erozję za pomocą cząstek ściernych za pomocą narzędzia wibracyjnego oscylującego z częstotliwościami ultradźwiękowymi, wspomaganego przez zawiesinę ścierną, która swobodnie przepływa między przedmiotem a narzędziem. Różni się od większości innych konwencjonalnych operacji obróbki, ponieważ wytwarza bardzo mało ciepła. Końcówka narzędzia do obróbki ultradźwiękowej nazywana jest „sonotrodą”, która wibruje z amplitudami od 0,05 do 0,125 mm i częstotliwościami około 20 kHz. Drgania końcówki przenoszą duże prędkości na drobne ziarna ścierne pomiędzy narzędziem a powierzchnią przedmiotu obrabianego. Narzędzie nigdy nie styka się z obrabianym przedmiotem i dlatego nacisk szlifowania rzadko przekracza 2 funty. Ta zasada działania sprawia, że operacja ta jest idealna do obróbki bardzo twardych i kruchych materiałów, takich jak szkło, szafir, rubin, diament i ceramika. Ziarna ścierne znajdują się w wodnej zawiesinie o stężeniu od 20 do 60% objętości. Zawiesina działa również jako nośnik gruzu z dala od obszaru cięcia/obróbki. Jako ziarna ścierne używamy głównie węglika boru, tlenku glinu i węglika krzemu o wielkości ziarna od 100 do obróbki zgrubnej do 1000 do procesów wykańczania. Technika obróbki ultradźwiękowej (UM) najlepiej nadaje się do twardych i kruchych materiałów, takich jak ceramika i szkło, węgliki, kamienie szlachetne, stal hartowana. Gładkość powierzchni obróbki ultradźwiękowej zależy od twardości obrabianego przedmiotu/narzędzia oraz średniej średnicy użytych ziaren ściernych. Końcówka narzędzia jest zwykle wykonana ze stali niskowęglowej, niklowej i miękkiej stali przymocowanej do przetwornika poprzez uchwyt narzędzia. Proces obróbki ultradźwiękowej wykorzystuje plastyczne odkształcenie metalu dla narzędzia i kruchość przedmiotu obrabianego. Narzędzie wibruje i naciska na zawiesinę ścierną zawierającą ziarna, aż ziarna uderzą w kruchy przedmiot obrabiany. Podczas tej operacji obrabiany przedmiot jest rozbijany, a narzędzie wygina się bardzo nieznacznie. Używając ścierniw drobnoziarnistych możemy osiągnąć tolerancje wymiarowe 0,0125 mm, a nawet lepsze przy obróbce ultradźwiękowej (UM). Czas obróbki zależy od częstotliwości drgań narzędzia, wielkości i twardości ziarna oraz lepkości zawiesiny. Im mniej lepki płyn gnojowicy, tym szybciej usuwa zużyte ścierniwo. Wielkość ziarna musi być równa lub większa niż twardość przedmiotu obrabianego. Jako przykład możemy wykonać obróbkę ultradźwiękową wielu wyrównanych otworów o średnicy 0,4 mm na pasku szklanym o szerokości 1,2 mm.

 

 

 

Zajmijmy się trochę fizyką procesu obróbki ultradźwiękowej. Mikrochip w obróbce ultradźwiękowej jest możliwy dzięki wysokim naprężeniom wytwarzanym przez cząstki uderzające w litą powierzchnię. Czasy kontaktu między cząstkami a powierzchniami są bardzo krótkie i wynoszą od 10 do 100 mikrosekund. Czas kontaktu można wyrazić jako:

 

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

 

Tutaj r jest promieniem kulistej cząstki, Co jest prędkością fali sprężystej w obrabianym przedmiocie (Co = sqroot E/d), a v jest prędkością, z jaką cząstka uderza w powierzchnię.

 

Siłę, jaką cząstka wywiera na powierzchnię, otrzymuje się z szybkości zmiany pędu:

 

F = d(mv)/dt

 

Tutaj m jest masą ziarna. Średnia siła uderzania i odbijania się cząstek (ziaren) od powierzchni wynosi:

 

Favg = 2mv / do

 

Tutaj jest czas kontaktu. Kiedy do tego wyrażenia wstawimy liczby, widzimy, że chociaż części są bardzo małe, ponieważ powierzchnia styku jest również bardzo mała, siły, a tym samym wywierane naprężenia, są znacznie wysokie, aby powodować mikroczipowanie i erozję.

 

 

 

OBROTOWA OBRÓBKA ULTRADŹWIĘKOWA (RUM): Ta metoda jest odmianą obróbki ultradźwiękowej, w której zawiesinę ścierną zastępujemy narzędziem, które zawiera diamentowe materiały ścierne związane metalem, które zostały albo impregnowane, albo galwanizowane na powierzchni narzędzia. Narzędzie jest obracane i wibrowane ultradźwiękowo. Obrabiany przedmiot dociskamy pod stałym naciskiem do obracającego się i wibrującego narzędzia. Obrotowy proces obróbki ultradźwiękowej daje nam możliwości, takie jak wykonywanie głębokich otworów w twardych materiałach z dużą wydajnością usuwania materiału.

 

 

 

Ponieważ stosujemy szereg konwencjonalnych i niekonwencjonalnych technik produkcyjnych, możemy być pomocni w przypadku pytań dotyczących konkretnego produktu oraz najszybszego i najbardziej ekonomicznego sposobu jego wytwarzania i wytwarzania.