Ультразвуковая обработка и ротационная ультразвуковая обработка и ультразвуковое ударное шлифование

Еще один популярный метод НЕТРАДИЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ, который мы часто используем, — это УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА (UM), также широко известная как УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА УДАРНОЕ ШЛИФОВАНИЕ, при котором материал удаляется с поверхности заготовки путем микроскола и эрозии абразивными частицами с использованием вибрирующего инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой, с помощью абразивной суспензии, которая свободно течет между заготовкой и инструментом. Он отличается от большинства других обычных операций механической обработки тем, что выделяется очень мало тепла. Наконечник ультразвукового обрабатывающего инструмента называется «сонотрод», который вибрирует с амплитудой от 0,05 до 0,125 мм и частотой около 20 кГц. Вибрации наконечника передают высокие скорости мелким абразивным зернам между инструментом и поверхностью заготовки. Инструмент никогда не касается заготовки, поэтому давление шлифования редко превышает 2 фунта. Этот принцип работы делает эту операцию идеальной для обработки чрезвычайно твердых и хрупких материалов, таких как стекло, сапфир, рубин, алмаз и керамика. Абразивные зерна находятся в водной суспензии с концентрацией от 20 до 60% по объему. Суспензия также действует как переносчик мусора из области резки/обработки. В качестве абразивных зерен мы используем в основном карбид бора, оксид алюминия и карбид кремния с размером зерна от 100 для черновой обработки до 1000 для чистовой обработки. Метод ультразвуковой обработки (UM) лучше всего подходит для твердых и хрупких материалов, таких как керамика и стекло, карбиды, драгоценные камни, закаленные стали. Чистота поверхности ультразвуковой обработки зависит от твердости заготовки/инструмента и среднего диаметра используемых абразивных зерен. Наконечник инструмента, как правило, изготавливается из низкоуглеродистой стали, никеля и мягких сталей и крепится к датчику через держатель инструмента. В процессе ультразвуковой обработки используется пластическая деформация металла для инструмента и хрупкость заготовки. Инструмент вибрирует и давит на абразивную суспензию, содержащую зерна, до тех пор, пока зерна не ударятся о хрупкую заготовку. Во время этой операции заготовка ломается, а инструмент очень слабо изгибается. Используя мелкие абразивы, мы можем достичь допусков на размеры 0,0125 мм и даже лучше с ультразвуковой обработкой (UM). Время обработки зависит от частоты вибрации инструмента, размера зерна и твердости, а также вязкости жидкого шлама. Чем менее вязкая шламовая жидкость, тем быстрее она может унести использованный абразив. Размер зерна должен быть равен или больше твердости заготовки. Например, мы можем обработать несколько совмещенных отверстий диаметром 0,4 мм на полосе стекла шириной 1,2 мм с помощью ультразвуковой обработки.

 

 

 

Давайте немного углубимся в физику процесса ультразвуковой обработки. Микрочипирование при ультразвуковой обработке возможно благодаря высоким напряжениям, создаваемым частицами, ударяющимися о твердую поверхность. Время контакта между частицами и поверхностями очень короткое и составляет порядка 10–100 микросекунд. Время контакта может быть выражено как:

 

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

 

Здесь r — радиус сферической частицы, Co — скорость упругой волны в заготовке (Co = sqroot E/d), v — скорость, с которой частица ударяется о поверхность.

 

Сила, с которой частица действует на поверхность, определяется скоростью изменения импульса:

 

F = d(мв)/dt

 

Здесь m – масса зерна. Средняя сила удара и отскока частиц (зерен) от поверхности равна:

 

Фавг = 2мв/к

 

Здесь to – время контакта. Когда к этому выражению подставляются числа, мы видим, что, несмотря на то, что детали очень малы, поскольку площадь контакта также очень мала, силы и, следовательно, прилагаемые напряжения значительно выше, что приводит к микросколам и эрозии.

 

 

 

ВРАЩАЮЩАЯСЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА (РУМ): Этот метод представляет собой разновидность ультразвуковой обработки, при которой мы заменяем абразивную суспензию инструментом с алмазными абразивами на металлической связке, которые были либо импрегнированы, либо гальванизированы на поверхности инструмента. Инструмент вращается и подвергается ультразвуковой вибрации. Прижимаем заготовку с постоянным давлением к вращающемуся и вибрирующему инструменту. Процесс ротационной ультразвуковой обработки дает нам такие возможности, как изготовление глубоких отверстий в твердых материалах с высокой скоростью съема материала.

 

 

 

Поскольку мы используем ряд традиционных и нетрадиционных производственных технологий, мы можем помочь вам, когда у вас возникнут вопросы о конкретном продукте и о самом быстром и экономичном способе его производства и изготовления.