Usinagem ultrassônica e usinagem ultrassônica rotativa e retificação de impacto ultrassônica

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC RETIFICAÇÃO DE IMPACTO, onde o material é removido da superfície da peça por microchip e erosão com partículas abrasivas usando uma ferramenta vibratória que oscila em frequências ultrassônicas, auxiliada por uma pasta abrasiva que flui livremente entre a peça e a ferramenta. Difere da maioria das outras operações de usinagem convencionais porque muito pouco calor é produzido. A ponta da ferramenta de usinagem ultrassônica é chamada de “sonotrodo” que vibra em amplitudes de 0,05 a 0,125 mm e frequências em torno de 20 kHz. As vibrações da ponta transmitem altas velocidades aos grãos abrasivos finos entre a ferramenta e a superfície da peça. A ferramenta nunca entra em contato com a peça de trabalho e, portanto, a pressão de retificação raramente é superior a 2 libras. Este princípio de funcionamento torna esta operação perfeita para usinagem de materiais extremamente duros e quebradiços, como vidro, safira, rubi, diamante e cerâmica. Os grãos abrasivos estão localizados dentro de uma pasta de água com concentração entre 20 a 60% em volume. A lama também atua como carreadora dos detritos para longe da região de corte/usinagem. Usamos como grãos abrasivos principalmente carboneto de boro, óxido de alumínio e carboneto de silício com tamanhos de grão que variam de 100 para processos de desbaste a 1000 para nossos processos de acabamento. A técnica de usinagem ultrassônica (UM) é mais adequada para materiais duros e quebradiços, como cerâmica e vidro, carbonetos, pedras preciosas e aços endurecidos. O acabamento superficial da usinagem ultrassônica depende da dureza da peça/ferramenta e do diâmetro médio dos grãos abrasivos utilizados. A ponta da ferramenta é geralmente um aço de baixo carbono, níquel e aços macios anexados a um transdutor através do porta-ferramentas. O processo de usinagem ultrassônica utiliza a deformação plástica do metal para a ferramenta e a fragilidade da peça. A ferramenta vibra e empurra para baixo a pasta abrasiva contendo grãos até que os grãos atinjam a peça frágil. Durante esta operação, a peça de trabalho é quebrada enquanto a ferramenta se dobra muito levemente. Usando abrasivos finos, podemos alcançar tolerâncias dimensionais de 0,0125 mm e ainda melhores com usinagem ultrassônica (UM). O tempo de usinagem depende da frequência na qual a ferramenta está vibrando, do tamanho e dureza do grão e da viscosidade da pasta fluida. Quanto menos viscoso o fluido da pasta, mais rápido ele pode remover o abrasivo usado. O tamanho do grão deve ser igual ou maior que a dureza da peça. Como exemplo, podemos usinar vários furos alinhados de 0,4 mm de diâmetro em uma tira de vidro de 1,2 mm de largura com usinagem ultrassônica.

 

 

 

Vamos entrar um pouco na física do processo de usinagem ultrassônica. O microchip na usinagem ultrassônica é possível graças às altas tensões produzidas pelas partículas que atingem a superfície sólida. Os tempos de contato entre partículas e superfícies são muito curtos e da ordem de 10 a 100 microssegundos. O tempo de contato pode ser expresso como:

 

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

 

Aqui r é o raio da partícula esférica, Co é a velocidade da onda elástica na peça de trabalho (Co = raiz quadrada E/d) e v é a velocidade com que a partícula atinge a superfície.

 

A força que uma partícula exerce sobre a superfície é obtida a partir da taxa de variação do momento:

 

F = d(mv)/dt

 

Aqui m é a massa de grãos. A força média das partículas (grãos) que atingem e ricocheteiam na superfície é:

 

Favg = 2mv / a

 

Aqui está o tempo de contato. Quando os números são inseridos nesta expressão, vemos que mesmo que as peças sejam muito pequenas, uma vez que a área de contato também é muito pequena, as forças e, portanto, as tensões exercidas são significativamente altas para causar microlascamento e erosão.

 

 

 

USINAGEM ULTRA-SÔNICA ROTARIA (RUM): Este método é uma variação da usinagem ultra-sônica, onde substituímos a pasta abrasiva por uma ferramenta que possui abrasivos diamantados com liga metálica que foram impregnados ou galvanizados na superfície da ferramenta. A ferramenta é girada e vibrada ultrassonicamente. Pressionamos a peça de trabalho com pressão constante contra a ferramenta rotativa e vibratória. O processo de usinagem ultrassônica rotativa nos oferece recursos como a produção de furos profundos em materiais duros com altas taxas de remoção de material.

 

 

 

Como implementamos várias técnicas de fabricação convencionais e não convencionais, podemos ajudá-lo sempre que tiver dúvidas sobre um determinado produto e a maneira mais rápida e econômica de fabricá-lo.