Ultrasoon verspanen:definitie, onderdelen, werking, voordelen, nadelen, toepassingen [Met PDF]

Ultrasone bewerking is een onconventioneel subtractief bewerkingsproces dat veel wordt gebruikt in industrieën om brosse en hardere materialen te bewerken. Vanwege de hoge mate van precisie is het een aanbevolen bewerkingsmethode voor kritische componenten. Laten we in dit artikel meer te weten komen over het ultrasone bewerkingsproces, het werkingsprincipe, de belangrijkste onderdelen, voor- en nadelen.

Definitie van ultrasone bewerking

Ultrasoon verspanen valt onder een niet-conventioneel bewerkingsproces dat specifiek wordt gebruikt voor het bewerken van harde en brosse materialen. Ultrasone bewerking wordt ook veel gebruikt bij de bewerking van keramiek.

In tegenstelling tot andere niet-conventionele bewerkingsprocessen zoals laserstraalbewerking, elektrische ontladingsbewerking, genereert ultrasone bewerking geen warmte of enige restspanning op het onderdeel. Dit is de reden waarom keramiek en brosse onderdelen gemakkelijk kunnen worden bewerkt met behulp van ultrasone bewerking zonder breuk.

Ultrasoon machinaal bewerken wordt ook wel ultrasoon trillingsverspanen genoemd omdat deze methode gebruik maakt van een gereedschap dat met een hoge frequentie trilt en, in combinatie met schurende deeltjes, materialen van het werkstuk verwijdert.

Belangrijkste onderdelen van ultrasone machine

Er zijn hoofdzakelijk vijf belangrijke onderdelen in een ultrasone machine

• Elektromechanische transducer
• Sonotrode
• Besturingseenheid
• Slijtpasta
• Schuurpistool

Elektromechanische transducer

De elektromechanische transducer wordt aangesloten op de besturingseenheid. De besturingseenheid heeft een elektronische oscillator die wisselstroom creëert die oscilleert met een hoge frequentie in het bereik van 28-40 kHz.

De elektromechanische transducer zet die oscillerende stroom om in mechanische trillingen. Er zijn hoofdzakelijk twee soorten transducers die worden gebruikt in ultrasone machines.

• Piëzo-elektrische transducer
• Magnetostrictieve transducer

Sonotrode

De transducer drijft de Sonotrode aan met hoge frequenties en lage amplitudes. Het ene uiteinde van de Sonotrode is verbonden met de transducer en het andere uiteinde bevat het gereedschap. Sonotrode is gemaakt van koolstofarm staal.

Besturingseenheid

Regeleenheid is wat dat de kracht overbrengt. Het heeft een elektronische oscillator die wisselstroom produceert bij hoge frequenties.

Slijtpasta

Slijtmaterialen zoals aluminiumoxide, siliciumcarbide en boorcarbide vormen bij vermenging met water een schurende slurry. De waterverhouding ligt tussen 20-60%.

Slijtagepistool

Slijppistool levert het abrasiedeeltje en het watermengsel onder een gecontroleerde druk tussen de Sonotrode en het werkstuk.

Werkingsprincipe van ultrasoon bewerkingsproces

Ultrasoon machinaal bewerken verwijdert materiaal van het werkstuk door magnetostrictie. Wat dat betekent, is dat elk magnetisch materiaal van grootte en vorm verandert wanneer het wordt gemagnetiseerd.

De besturingseenheid/voedingseenheid levert met hoge frequentie wisselstroom aan de transducer. De transducer zet die elektrische energie om in mechanische trillingen.

De transducer trilt op zijn beurt de sonotrode met hoge frequentie en lage amplitude. De frequentie varieert van 20-30 kHz en de amplitude varieert van .01 tot .06 mm.

Wanneer de sonotrode trilt en tegen het werkstuk drukt, stroomt de schurende slurry tussen de sonotrode en het werkstuk. De impact van de sonotrode-trilling en wrijving tussen schurende deeltjes en het werkstukoppervlak schilfert weg van de gewenste metaaldeeltjes van het werkoppervlak.

De bewerkingstijd hangt puur af van hoe hard en taai het werkstuk is, wat de grootte van schurende deeltjes is, de amplitude van sonotrode-trillingen en de waterverhouding in de schuurslurry. De gladheid en precisie bij ultrasone bewerking zijn afhankelijk van de hardheid en taaiheid van het materiaal. Zachtere metalen bieden een zeer soepele en nauwkeurige bewerking, terwijl harde en brosse metalen ruwe oppervlakken vormen.

Soorten ultrasone bewerkingen

Er zijn twee soorten ultrasoon bewerkingsproces.

• Roterende ultrasone bewerking
• Chemisch ondersteunde ultrasone bewerking

Roterende ultrasone bewerking

Bij roterende ultrasone bewerking oscilleert het gereedschap langs de verticale middellijn. Bij dit proces wordt geen schurende slurry gebruikt. In plaats daarvan is de diamant geïmpregneerd aan de punt van het gereedschap dat naar het werkstuk slijpt. Dit proces is geschikt voor het bewerken van keramiek, kwarts, enz. Roterende ultrasone bewerking kan ook diepe gaten creëren, omdat er geen schurende slurry is die het einde van het gat hoeft te bereiken.

Chemisch ondersteunde ultrasone bewerking

Chemisch ondersteunde ultrasone bewerking is vergelijkbaar met traditionele ultrasone bewerking, maar gebruikt een chemische stof zoals fluorwaterstofzuur in plaats van water om de schurende slurry te vormen. Dit helpt bij een snellere materiaalverwijderingssnelheid en een betere afwerking in vergelijking met het traditionele ultrasone bewerkingsproces.

Toepassing van ultrasone bewerking

• Bewerking van brosse en hardere materialen.
• Onderdelen bewerken waarbij precisie belangrijk is
• Profileren van gaten en sleuven
• Bewerking van glazen en keramiek.
• Elektromechanische onderdelen waarbij kleine en ingewikkelde bewerkingen belangrijk zijn.
• Graveren en draadsnijden
• Snijden en brootsen van harde materialen

Voordelen van ultrasone bewerking

• Het kan worden gebruikt voor het bewerken van hard en bros materiaal
• Het kan worden gebruikt voor elke kleine en complexe vorm
• Kan glas gemakkelijk bewerken zonder het te breken
• Tijdens machinale bewerking verandert ultrasone bewerking de fysieke eigenschappen van de metalen niet.
• Hogere precisie en nauwkeurigheid kan worden verkregen tegen relatief minder kosten
• Geen vervorming in onderdeelgeometrie omdat er geen warmte wordt gegenereerd.
• Geschikt voor zowel geleidende als niet-geleidende metalen
• Een ervaren technicus is niet vereist.
• In staat om nauwkeurige tolerantieonderdelen te produceren

Nadelen van ultrasoon bewerken

• De waarde van de metaalhardheid moet minimaal 45 HRC zijn voor ultrasoon bewerken.
• De productiesnelheid is erg laag. Niet geschikt voor massaproductie
• De langzame materiaalverwijderingssnelheid
• De hoge mate van slijtage van de sonotrodes.
• Moeilijk om diepe gaten te bewerken, omdat de schurende deeltjes niet eens het uiterste uiteinde van het gat kunnen bereiken.
• Ultrasoon bewerken is beperkt tot het bewerken van kleine gaten en sneden.

Conclusie:Ultrasoon verspanen

Dat is alles wat we in dit artikel hebben. Ik hoop dat je het basisidee hebt van het ultrasone bewerkingsproces, hoe het ultrasone bewerkingsproces werkt en de voor- en nadelen ervan. Als u nog vragen heeft over ultrasoon bewerken, bent u altijd welkom om uw vragen op te schrijven in het opmerkingengedeelte, en ik zal u graag helpen.

Misschien vind je het ook leuk om te lezen:

• Schuurstraalbewerkingsproces
• Bewerkingsproces met laserstraal

Veelgestelde vragen (FAQ) over ultrasoon bewerken

Welke beweging gebruikt de ultrasone werktuigmachine om materialen te verwijderen?

Oscillerende beweging

Wat is het frequentiebereik van gereedschapsoscillatie bij ultrasoon bewerken

18-20 KHz

Wat is zachter materiaal bij ultrasoon bewerken? Gereedschap of het werkstuk?

Het gereedschap is zachter dan het werkstuk bij ultrasone bewerking.

Wordt er warmte gegenereerd tijdens het bewerken bij ultrasoon bewerken?

Bij ultrasoon bewerken wordt geen warmte gegenereerd