Ultraäänikoneistuksen toimintaperiaate
Kuvassa on esitetty ultraäänikäsittely. Elektroninen oskillaattori ja vahvistin, joka tunnetaan myös nimellä generaattori, muuntaa käytettävissä olevan matalataajuisen sähköenergian suurtaajuustehoksi luokkaa 20 kHz, joka syötetään anturiin.
Kaikuanturi toimii magnetronisirustuksella. Suurtaajuinen virtalähde aktivoi magnetostriktiivisen materiaalin pinon, joka tuottaa työkalun pituussuuntaisen värähtelyliikkeen. Tämän värähtelyn amplitudi on riittämätön leikkaustarkoituksiin. Tämä välittyy siis tunkeutuvaan työkaluun mekaanisen tarkennuslaitteen kautta, joka tuottaa halutun amplitudin voimakkaan värähtelyn työkalun päässä.
Mekaanista tarkennuslaitetta kutsutaan joskus nopeusmuuntajaksi. Tämä on kapeneva varsi tai sitä kutsutaan sarveksi. Sen yläpää kiinnitetään tai juotetaan magnetostriktiivisen materiaalin alapintaan. Sen alaosassa on välineet työkalun kiinnittämiseen.
Kaikki nämä osat, mukaan lukien vähähiilisestä tai ruostumattomasta teräksestä valmistettu työkalu halutun ontelon muotoon, toimivat samalla tavalla, kun yksi joustava runko siirtää tärinät työkalun kärkeen.
Yleisimmin käytetyt hioma-aineet ovat
alumiinioksidi (alumiinioksidi), boorikarbidi, piikarbidi ja timanttipöly. Boori on kallein hiontamateriaali ja sopii parhaiten volframikarbidin, työkaluteräksen ja helmien leikkaamiseen. Pii löytää eniten sovelluksia. Lasin ja keramiikan leikkaamiseen alumiinioksidi on paras.
Hankaava liete levitetään työstökoneen rajapintaan pumppaamalla. Jäähdytysjäähdytysjärjestelmää käytetään hiomalieteen jäähdyttämiseen 5–6 ° C: n lämpötilaan. Hyvä menetelmä on pitää liete kylvyssä leikkausvyöhykkeellä.
Hioma-aineen koko vaihtelee välillä 200 ja 2000. Karkeat laatut ovat hyviä rouhinnalle, kun taas viimeistelyyn käytetään hienompia arvosanoja, esimerkiksi 1000 karkeutta. Tuoreet hioma-aineet leikkaavat paremmin ja liete vaihdetaan siten säännöllisesti
Tarkkuus
Suurin tunkeutumisnopeus pehmeissä ja hauraissa materiaaleissa, kuten pehmeässä keramiikassa, on luokkaa 20 mm min, mutta koville ja sitkeille materiaaleille tunkeutumisnopeus on pienempi. Mittatarkkuus t0,005 mm: iin asti on mahdollista ja pinnan viimeistely Ra-arvoon 0,1-0,125 mikronia saakka.
Koneistuksen viimeistely on mahdollista vähintään 0,10 mm: n kulmasädellä. USM-koneiden koot vaihtelevat kevyestä kannettavasta tyypistä, jonka syöttö on noin 20 W, raskaisiin koneisiin, joiden teho on enintään 2 kW.
Prosessin rajoitukset
Prosessin pääasiallinen rajoitus on sen suhteellisen alhainen metallinleikkausnopeus. Suurin metallin poistonopeus on 3 mm® / s ja virrankulutus on suuri. Sylinterimäisten reikien syvyys on tällä hetkellä rajoitettu 2,5 kertaa työkalun halkaisijaan.
Työkalun kuluminen lisää reiän kulmaa, kun taas terävät kulmat pyöristyvät. Tämä tarkoittaa, että työkalun vaihto on välttämätöntä tarkkojen reikien valmistuksessa. Myös prosessi on nykyisessä muodossaan rajoitettu koneeseen suhteellisen pienikokoisilla pinnoilla.
Viimeaikainen kehitys
Äskettäin on tapahtunut uusi kehitys ultraäänikoneistuksessa, jossa käytetään timanttipölyllä kyllästettyä työkalua eikä lietettä. Työkalu on värähtellyt sekä ultraäänitaajuuksilla että pyörinyt. Jos työkalua ei voida kääntää, työkappaletta voidaan kiertää.
Tämä innovaatio on poistanut joitain perinteisen prosessin haittoja syvien reikien porauksessa. Esimerkiksi reiän mitat voidaan pitää ~ 0,125 mm: n sisällä. Keramiikkaan on porattu jopa 75 mm syviä reikiä ilman, että koneistusnopeus putoaisi, kuten perinteisessä prosessissa on havaittu.
Ultraäänikoneistuksen käyttö
Prosessin yksinkertaisuus tekee siitä taloudellisen monenlaisissa sovelluksissa, kuten:
· Esitetään pyöreät reiät ja kaiken muotoiset reiät, joille työkalu voidaan tehdä. Saavutettavien muotojen valikoimaa voidaan lisätä siirtämällä työkappaletta leikkaamisen aikana.
· Kaikkien johtavien ja johtamattomien materiaalien työstötoiminnoissa, kuten poraus, hionta, profilointi ja jyrsintä.
· Lasin, keraamisten, volframin ja muiden kovametallien, jalokivien, kuten synteettisen rubiinin, työstö.
· Katkaisemalla kierteet kovametalleista ja seoksista valmistetuissa osissa pyörittämällä ja siirtämällä suunnilleen joko työkappaletta tai työkalua.
· Valmistettaessa volframikarbidia ja timanttilanganvetoa kuolee ja kuolee taonta- ja ekstruusioprosesseihin.
· Annetaan hammaslääkärille porata minkä tahansa muotoinen reikä hampaisiin aiheuttamatta kipua.
Ultraäänikoneistuksen edut
· Erittäin kovat ja hauraat materiaalit voidaan helposti työstää.
· Erittäin tarkat profiilit ja hyvä pintakäsittely voidaan helposti saada.
· Työstetty työkappale on vapaa jännityksistä.
· Metallin poistonopeus on pieni.
· Koska prosessissa ei käytännössä tapahdu lämmöntuotantoa, työmateriaalin fysikaaliset ominaisuudet pysyvät muuttumattomina.
· Operaatio on äänetön.
· Laitteen käyttö on melko turvallista.
