Delovno načelo ultrazvočne obdelave
Slika prikazuje ultrazvočno obdelavo. Elektronski oscilator in ojačevalec, znan tudi kot generator, pretvori razpoložljivo električno energijo nizke frekvence v visoko frekvenčni pogon reda 20 kHz, ki je dobavljen v pretvornik.
Pretvornik deluje po magnetronski strikciji. Visoko frekvenčni napajalnik aktivira kup magnetostruktivnega materiala, ki proizvaja vzdolžno vibracijsko gibanje orodja. Amplitude te vibracije so neustrezne za rezanje. To se torej prenaša na orodje, ki je vdiranje skozi mehansko napravo za izostritev, ki zagotavlja intenzivno vibracijo želene amplitude na koncu orodja.
Mehanska naprava za izostritev se včasih imenuje transformator hitrosti. To je tapered shank ali imenovan "rog". Zgornji konec je pritegnjena ali naramnica na spodnji strani magnetostruktivnega materiala. Njegov spodnji del je zagotovljen s sredstvi za zagotavljanje orodja.
Vsi ti deli, vključno z orodjem iz nizkoogljičnega ali nerjavečega jekla do oblike želene votline, delujejo kot eno elastično telo prenaša vibracije na konico orodja.
Pogosto uporabljena abraziva so
aluminijev oksid (aluminij), boron karbid, silicijev karbid in diamantni prah. Boron je najdražji abrazivni material in je najbolj primeren za rezanje volframovega karbida, orodnega jekla in dragulja. Silicon najde največ aplikacije. Za rezanje stekla in keramike je alumina najdena kot najboljša.
Abrazivna slurry se širi na vmesnik za delo-orodje s črpanjem. Hladilni sistem se uporablja za hlajenje abrazivne slurry na temperaturo od 5 do 6 °C. Dobra metoda je, da je slurry v kopeli v rezalni coni.
Velikost abraziva se razlikuje med 200 grit in 2000 grit. Grobe ocene so dobre za grobost, za dokončanje pa so zaposlene boljše ocene, npr. Sveži abrazivi bolje režejo in blato, zato, se občasno zamenja
Natančnost
Največja hitrost penetracije v mehke in krhke materiale, kot je mehka keramika, je po vrstnem redu 20 mm min, za trde in žilave materiale pa je stopnja penetracije nižja. Možna je dimenzionalna natančnost do t0,005 mm in dosežemo površinske zaključke do Vrednosti Ra 0,1-0,125 mikrona.
Najmanjši kotni polmer 0,10 mm je možen za dokončanje obdelave. Obseg velikosti USM strojev se razlikuje od lahkega prenosnega tipa z vnosom približno 20 W do težkih strojev, ki imajo vhod do 2 kW.
Omejitve postopka
Glavna omejitev procesa je njegova razmeroma nizka stopnja rezanja kovin. Največja hitrost odstranjevanja kovin je 3 mm®/s, poraba energije pa velika. Globina valjastih lukenj je trenutno omejena na 2,5-kratni premer orodja.
Nošnja orodja poveča kot luknje, medtem ko se ostri koti zaokrožijo. To pomeni, da je zamenjava orodja bistvena za izdelavo natančnih slepih lukenj. Prav tako je postopek omejen, v sedanji obliki na stroj na površinah primerljivo majhne velikosti.
Nedavni razvoj
V zadnjem času se je dogajal nov razvoj ultrazvočne obdelave, v kateri se uporablja orodje, impregniranega z diamantnim prahom in se ne uporablja slurry. Orodje se je nihalo na ultrazvočnih frekvencah in vrtelo. Če orodja ni mogoče zavrteti, se lahko obdelovanje zavrti.
Ta inovacija je odstranila nekatere pomanjkljivosti običajnega procesa vrtanja globokih lukenj. Na primer, dimenzije luknje se lahko hranijo znotraj +0,125 mm. Luknje do globine 75 mm so bile vrtane v keramiki brez padca stopnje obdelovanja, kot je to v običajnem procesu.
Uporaba ultrazvočne obdelave
Zaradi lahkotnosti postopka je ekonomičnost za širok spekter aplikacij, kot so:
· Uvajanje okroglih lukenj in lukenj katere koli oblike, za katere je mogoče izobčiti orodje. Obseg dobljivih oblik lahko povečamo s premikanjem obdeldelka med rezanjem.
· Pri obdelovalnih operacijah, kot so vrtanje, brušenje, profiliranje in rezkanje na vseh materialih, ki se izvajajo in nevodijo.
· Obdelovalno steklo, keramični, volfram in drugi trdi karbidi, dragulji, kot so sintetični rubin.
· Pri rezanju nit v komponentah iz trdih kovin in zlitin s približno vrteče in prevajanje bodisi obdeloda ali orodja.
· Pri izdelavi volframovega karbida in diamantne žice risba umre in umre za kovanje in ekstrudiranje procesov.
· Omogočanje zobozdravniku, da vrta luknjo kakršne koli oblike na zobeh, ne da bi ustvaril bolečino.
Prednosti ultrazvočne obdelave
· Izjemno trde in krhke materiale je mogoče enostavno obdelati.
· Zelo natančne profile in dober površinski zaključek je mogoče enostavno pridobiti.
· Strojni obdelovalnik je brez stresa.
· Hitrost odstranjevanja kovin je nizka.
· Zaradi praktično nobenega nastajanja toplote v procesu fizične lastnosti delovnega materiala ostajajo nespremenjene.
· Operacija je brez hrupa.
· Delovanje opreme je precej varno.
