20khz 1000w Ultradźwiękowe narzędzie do obróbki materiałów twardych i kruchych Wiercenie otworów do frezowania

Natomiast obróbka ultradźwiękowa jest procesem obróbki nietermicznym, niechemicznym i nieelektrycznym, który pozostawia skład chemiczny,Mikrostruktura materiału i właściwości fizyczne przedmiotu niezmienioneCzasami określany jako szlifowanie uderzeniowe ultradźwiękowe (UIG) lub cięcie wibracyjne, proces UM może być stosowany do generowania szerokiego zakresu skomplikowanych cech w zaawansowanych materiałach.

UM jest mechanicznym procesem usuwania materiałów, który może być stosowany do obróbki zarówno materiałów przewodzących, jak i niemetalicznych o twardości większej niż 40 HRC (twardota Rockwella mierzona w skali C)Proces UM może być stosowany do wykonywania precyzyjnych mikrofunkcji, okrągłych i nieparzystych otworów, ślepych jam i funkcji OD / ID. Wiele funkcji może być wiertanych jednocześnie,często znacząco skracając całkowity czas obróbki .

Wysokiej częstotliwości, niskiej amplitudy energii jest przesyłana do zespołu narzędzia.w połączeniu z osadą ściernąNarzędzie nie wchodzi w kontakt z materiałem; tylko ziarna ścierające wchodzą w kontakt z obrabieniem.

W procesie UM do przetwornika stosuje się sygnał elektryczny o niskiej częstotliwości, który przekształca energię elektryczną w wibracje mechaniczne o wysokiej częstotliwości (~ 20 KHz) (zob. rysunek 2).Ta energia mechaniczna jest przesyłana do rogu i narzędzia i powoduje jednostronne wibracje narzędzia w częstotliwości ultradźwiękowej o znanej amplitudzie. Standardowa amplituda drgań jest zazwyczaj mniejsza niż 0,002 in. Poziom mocy dla tego procesu wynosi od 50 do 3000 watów. Ciśnienie jest stosowane do narzędzia w postaci obciążenia statycznego.

Często stosowane ścieracze to diament, węglik borowy, węglik krzemowy i alumina,a ziarna ścierające zawieszone są w wodzie lub odpowiednim roztworze chemicznymOprócz dostarczania ziarna szlifowania do strefy cięcia, osad jest używany do wypłukiwania odpadów.pozostawiając dokładny odwrotny obraz kształtu narzędzia.

Obróbka ultradźwiękowa jest luźnym procesem obróbki ściernej, który wymaga bardzo niskiej siły stosowanej do ziarna ściernego,który prowadzi do zmniejszenia wymogów materiałowych i minimalnego lub żadnego uszkodzenia powierzchniWykluczenie materiału w procesie UM można podzielić na trzy mechanizmy: ścieranie mechaniczne poprzez bezpośrednie uderzenie cząstek ścierających w przedmiot obróbki (główne),Mikro-szczotkowanie poprzez uderzenie swobodnie poruszających się ścierników (niewielkie), a erozja wywołana kawitacją i działanie chemiczne (niewielkie).²

Szybkość usuwania materiału i szorstkość powierzchni wytwarzana na powierzchni obrobionej zależą od właściwości materiału i parametrów procesu,w tym rodzaj i wielkość zastosowanego ziarna ścierającego oraz amplituda wibracjiOgólnie rzecz biorąc, tempo usuwania materiału będzie niższe w przypadku materiałów o wysokiej twardości materiału (H) i wytrzymałości na pęknięcie (KIC).

Chociaż technologie produkcyjne są dobrze rozwinięte dla materiałów takich jak metale i ich stopy,W produkcji twardych i kruchych materiałów, w tym ceramiki i szkła, nadal występują znaczne problemyIch doskonałe właściwości fizyczne i mechaniczne prowadzą do długiego cyklu obróbki i wysokich kosztów produkcji.Przetwarzanie ultradźwiękowe (USM) przy użyciu luźnych cząstek ścierających zawieszonych w płynnej obróbce do usuwania materiału jest uważane za skuteczną metodę produkcji tych materiałówPraca ta przedstawia najpierw krótki przegląd USM, a następnie dotyczy głównie opracowania modelu symulacji tego procesu przy użyciu techniki numerycznej bez siatki,hydrodynamika cząstek wygładzonych (SPH)W celu zrozumienia procesów usuwania materiału i interakcji cząstek ścierających w USM badane jest powstawanie pęknięć na powierzchni roboczej pod wpływem dwóch cząstek ścierających.Przeprowadzane są również eksperymenty w celu weryfikacji wyników symulacjiModel SPH okazał się przydatny do badania USM i jest w stanie przewidzieć wydajność obróbki.