Principiul de lucru al prelucrării cu ultrasunete
Figura arată operația de prelucrare cu ultrasunete. Oscilatorul și amplificatorul electronic, cunoscut și sub numele de generator, convertește energia electrică disponibilă de joasă frecvență în putere de înaltă frecvență de ordinul a 20 kHz care este furnizată traductorului.
Traductorul funcționează prin stricția magnetronului. Sursa de alimentare de înaltă frecvență activează teancul de material magnetostrictiv care produce mișcarea vibratorie longitudinală a sculei. Amplitudinea acestei vibrații este inadecvată pentru tăiere. Aceasta este, prin urmare, transmisă sculei de penetrare printr-un dispozitiv de focalizare mecanică care asigură o vibrație intensă a amplitudinii dorite la capătul sculei.
Dispozitivul de focalizare mecanică este uneori numit transformator de viteză. Aceasta este o coadă conică sau numită „corn”. Capătul superior este prins sau lipit pe fața inferioară a materialului magnetostrictiv. Capătul său inferior este prevăzut cu mijloace pentru fixarea sculei.
Toate aceste părți, inclusiv unealta din oțel cu conținut scăzut de carbon sau din oțel inoxidabil la forma cavității dorite, acționează ca un corp elastic care transmite vibrațiile către vârful sculei.
Abrazivii utilizați în mod obișnuit sunt
oxid de aluminiu (alumină), carbură de bor, carbură de siliciu și praf de diamant. Borul este cel mai scump material abraziv și este cel mai potrivit pentru tăierea carburii de tungsten, a oțelului de scule și a pietrelor prețioase. Siliconul găsește cea mai mare aplicație. Pentru tăierea sticlei și a ceramicii, alumina se găsește ca fiind cea mai bună.
Nămolul abraziv este răspândit pe interfața de lucru-instrument prin pompare. Un sistem frigorific de răcire este utilizat pentru a răci nămolul abraziv la o temperatură de 5 până la 6 ° C. O metodă bună este să păstrați nămolul într-o baie în zona de tăiere.
Dimensiunea abrazivului variază între 200 și 2000. Calitățile grosiere sunt bune pentru degroșare, în timp ce pentru finisare sunt folosite calități mai fine, să zicem 1000 granulație. Abrazivii proaspeți se taie mai bine și, așadar, nămolul trebuie înlocuit periodic
Precizie
Viteza maximă de penetrare în materiale moi și fragile, cum ar fi ceramica moale, este de ordinul a 20 mm min, dar pentru materialele dure și dure, rata de penetrare este mai mică. Este posibilă o precizie dimensională de până la t0.005 mm și se pot obține finisaje de suprafață până la o valoare Ra de 0,1-0,125 microni.
Este posibilă o rază minimă a colțului de 0,10 mm pentru a termina prelucrarea. Gama de dimensiuni a mașinilor USM variază de la un tip ușor portabil cu o putere de aproximativ 20 W la mașini grele cu o putere de până la 2 kW.
Limitările procesului
Principala limitare a procesului este rata de tăiere a metalului relativ scăzută. Rata maximă de îndepărtare a metalului este de 3 mm® / s, iar consumul de energie este ridicat. Adâncimea găurilor cilindrice este limitată în prezent la 2,5 ori diametrul sculei.
Uzura instrumentului crește unghiul găurii, în timp ce colțurile ascuțite se rotunjesc. Acest lucru implică faptul că înlocuirea sculei este esențială în producerea de găuri orbe precise. De asemenea, procesul este limitat, în forma sa actuală, la mașină pe suprafețe de dimensiuni relativ mici.
Dezvoltare recentă
Recent, a avut loc o nouă dezvoltare în prelucrarea cu ultrasunete, în care se folosește un instrument impregnat cu praf de diamant și nu se utilizează nămol. Instrumentul a oscilat la frecvențe ultrasonice, precum și rotit. Dacă nu este posibilă rotirea sculei, piesa de prelucrat poate fi rotită.
Această inovație a eliminat unele dintre dezavantajele procesului convențional în găurirea găurilor adânci. De exemplu, dimensiunile găurilor pot fi menținute la aproximativ 0,125 mm. Orificiile de până la 75 mm adâncime au fost găurite în ceramică, fără a scădea viteza de prelucrare, așa cum se experimentează în procesul convențional.
Aplicarea prelucrării cu ultrasunete
Simplitatea procesului îl face economic pentru o gamă largă de aplicații, cum ar fi:
· Introducerea orificiilor rotunde și orificiilor de orice formă pentru care poate fi realizat un instrument. Gama de forme care pot fi obținute poate fi mărită prin deplasarea piesei de prelucrat în timpul tăierii.
· În operații de prelucrare, cum ar fi operații de găurire, șlefuire, profilare și frezare pe toate materialele, atât conductoare, cât și neconductoare.
· Prelucrarea sticlei, ceramicii, tungstenului și a altor carburi dure, pietre prețioase precum rubinul sintetic.
· La tăierea firelor în componente realizate din metale dure și aliaje prin rotirea și translatarea aproximativ a piesei sau a sculei.
· La realizarea matrițelor și matrițelor de extragere a carburii de tungsten și a firelor de diamant pentru forjare și extrudare.
· Permiterea unui dentist să foreze o gaură de orice formă pe dinți fără a crea durere.
Avantajele prelucrării cu ultrasunete
· Materialele extrem de dure și fragile pot fi ușor prelucrate.
· Se pot obține cu ușurință profile extrem de precise și o bună finisare a suprafeței.
· Piesa prelucrată nu prezintă solicitări.
· Rata de îndepărtare a metalului este scăzută.
· Datorită practic lipsei de căldură în proces, proprietățile fizice ale materialului de lucru rămân neschimbate.
· Operațiunea este fără zgomot.
· Funcționarea echipamentului este destul de sigură.
