Wat is ultrasoon bewerken? - Werken en verwerken?

Wel eens van ultrasoon verspanen gehoord? Ook bekend als ultrasone vibratiebewerking, is het een fabricageproces dat wordt gebruikt om materiaal van een werkstuk te verwijderen door middel van hoogfrequente trillingen in combinatie met deeltjes.

Een ultrasoon gereedschap creëert in wezen veel kleine trillingen die na verloop van tijd materiaal verwijderen van het werkstuk waarmee het wordt gebruikt. Lees verder voor meer informatie over ultrasoon bewerken en hoe het werkt.

Wat is ultrasoon bewerken?

Ultrasoon bewerken is een subtractief fabricageproces dat materiaal van het oppervlak van een onderdeel verwijdert door middel van hoogfrequente, lage amplitudetrillingen van een gereedschap tegen het materiaaloppervlak in de aanwezigheid van fijne schurende deeltjes. Het gereedschap beweegt verticaal of orthogonaal naar het oppervlak van het onderdeel met amplitudes van 0,05 tot 0,125 mm (0,002 tot 0,005 in.).

De fijne slijpkorrels worden gemengd met water om een ​​slurry te vormen die over het onderdeel en de punt van het gereedschap wordt verdeeld. Typische korrelgroottes van het schuurmateriaal variëren van 100 tot 1000, waarbij kleinere korrels (hoger korrelgetal) gladdere oppervlakteafwerkingen opleveren.

Ultrasone vibratiebewerking wordt meestal gebruikt op brosse materialen en materialen met een hoge hardheid vanwege de microscheurmechanica.

Bij ultrasoon bewerken creëert een gereedschap trillingen die microdeeltjes op het werkstuk projecteren. De deeltjes worden meestal gemengd met water of andere vloeistoffen om een ​​slurry te creëren.

Wanneer het ultrasone gereedschap wordt geactiveerd, projecteert het deze deeltjes met hoge snelheid naar het oppervlak van het werkstuk. De schurende aard van de deeltjes helpt om materiaal van het oppervlak van het werkstuk weg te slijpen.

Ultrasoon bewerkingsproces

Het in de machine aanwezige gereedschap voor het snijden van de materialen is gemaakt van een zacht materiaal in vergelijking met het werkstuk. Het gereedschap is meestal gemaakt van materialen zoals zacht staal en nikkel. Wanneer het gereedschap trilt, wordt de schuurslurry (vloeistof) toegevoegd die schuurkorrels en -deeltjes bevat.

De schurende slurry wordt toegevoegd totdat de werkstukken een interactie aangaan met de korrels. Door de toegevoegde vloeistofdeeltjes schuurt de broosheid van het werkstuk het oppervlak, terwijl het gereedschap geleidelijk vervormt.

Werkingsprincipe van ultrasoon bewerken

De tijd die aan de ultrasone machine wordt besteed, hangt volledig af van de frequentie van het trillende gereedschap. Het hangt ook af van de grootte van de korrels van de schurende slurry, de stijfheid en ook de viscositeit.

De korrels die in de schuurvloeistof worden gebruikt, zijn meestal boorcarbide of siliciumcarbide, omdat ze stijf zijn dan andere. Het gebruikte schuurmiddel kan gemakkelijk worden afgevoerd als de viscositeit van de slurryvloeistof minder is.

Soorten ultrasone bewerking

1. Roterende ultrasone vibratiebewerking

Bij roterende ultrasone vibratiebewerking (RUM) kan het verticaal oscillerende gereedschap rond de verticale middellijn van het gereedschap draaien. In plaats van een schurende slurry te gebruiken om materiaal te verwijderen, is het oppervlak van het gereedschap geïmpregneerd met diamanten die het oppervlak van het onderdeel afslijpen.

Roterende ultrasone machines zijn gespecialiseerd in het bewerken van geavanceerde keramiek en legeringen zoals glas, kwarts, structurele keramiek, Ti-legeringen, aluminiumoxide en siliciumcarbide. Roterende ultrasone machines worden gebruikt om diepe gaten te maken met een hoge mate van precisie.

Roterende ultrasone vibratiebewerking is een relatief nieuw productieproces dat nog steeds uitgebreid wordt onderzocht. Momenteel proberen onderzoekers dit proces aan te passen aan het microniveau en de machine op dezelfde manier te laten werken als een freesmachine.

2. Chemisch ondersteunde ultrasone vibratiebewerking

Bij chemisch ondersteunde ultrasone bewerking (CUSM) wordt een chemisch reactieve schuurvloeistof gebruikt om te zorgen voor een betere bewerking van glas en keramische materialen. Met behulp van een zure oplossing, zoals fluorwaterstofzuur, kunnen bewerkingseigenschappen zoals materiaalverwijderingssnelheid en oppervlaktekwaliteit aanzienlijk worden verbeterd in vergelijking met traditionele ultrasone bewerking.

Terwijl de bewerkingstijd en de oppervlakteruwheid afnemen met CUSM, is de diameter van het ingangsprofiel iets groter dan normaal vanwege de extra chemische reactiviteit van de nieuwe slurrykeuze. Om de omvang van deze vergroting te beperken, moet het zuurgehalte van de slurry zorgvuldig worden geselecteerd om de veiligheid van de gebruiker en een kwaliteitsproduct te garanderen.

Toepassingen van ultrasone bewerking

De toepassingen van Ultrasoon Verspanen zijn:

• Zeer nauwkeurige en ingewikkelde gevormde artikelen bewerken.
• Het boren van ronde gaten van elke vorm.
• Het brosse materiaal malen.
• Profileren van de gaten.
• Graveren
• Trepanning en munten
• Inrijgen
• Snijden en brootsen van harde materialen.
• Bewerken van de glazen, keramiek.
• Het bewerken van de precieze minerale stenen, wolfraam.
• Doorboren van matrijzen en voor het afsteken.
• Dit is nauwkeurig genoeg om te worden gebruikt bij het maken van micro-elektromechanische systeemcomponenten zoals microgestructureerde glaswafels
• Diamant wordt gesneden voor de gewenste vormen.

Voordelen van ultrasoon bewerken

Er zijn tientallen andere productieprocessen die materiaal van werkstukken kunnen verwijderen, hun toepassingen zijn meestal beperkt tot werkstukken gemaakt van sterke en duurzame materialen. Ultrasoon bewerken is echter uniek omdat het materiaal kan verwijderen van bijna alle soorten werkstukken, inclusief die van harde en brosse materialen.

Of een werkstuk nu is gemaakt van glas, keramiek of zelfs kwarts, de fysieke afmetingen kunnen worden gewijzigd met behulp van ultrasone bewerking.

Ultrasoon bewerken vereist geen verhitting van werkstukken. Als een werkstuk gevoelig is voor thermische schommelingen, kan het veilig worden gewijzigd met behulp van dit bewerkingsproces. Tijdens ultrasoon bewerken blijft de temperatuur van het werkstuk gelijk. Met andere woorden, het proces vereist geen verwarming of koeling van het werkstuk.

Bovendien biedt ultrasoon bewerken een hogere tolerantie dan veel andere bewerkingsprocessen. Het is in staat om werkstukken aan te passen met hoge toleranties die niet mogelijk zijn met andere bewerkingsprocessen.

Nadelen van ultrasoon bewerken

Aan de andere kant zijn er een paar nadelen van ultrasoon bewerken, waaronder een langzamer dan gemiddelde materiaalverwijderingssnelheid. Het is geen bijzonder snelle manier om materiaal van werkstukken te verwijderen.

Integendeel, het is langzamer dan de meeste andere bewerkingsprocessen. Voor productiebedrijven die op zoek zijn naar massaproductieprocessen, kan ultrasoon bewerken een slechte keuze zijn.

Naast een langzamer dan gemiddelde materiaalverwijderingssnelheid, ondersteunt ultrasoon bewerken het gebruik van diepe gaten niet. Het is niet ongebruikelijk dat productiebedrijven gaten in werkstukken boren voordat ze worden blootgesteld aan een ultrasoon bewerkingsgereedschap. Als een gat echter te diep is, kan de slurry het niet vullen.