Nguyên lý làm việc của gia công siêu âm
Hình cho thấy hoạt động gia công siêu âm. Bộ tạo dao động và bộ khuếch đại điện tử, còn được gọi là máy phát, chuyển đổi năng lượng điện có sẵn của tần số thấp thành công suất tần số cao có bậc 20 kHz được cung cấp cho đầu dò.
Bộ chuyển đổi hoạt động bằng sự hạn chế của magnetron. Nguồn điện tần số cao kích hoạt chồng vật liệu từ động tạo ra chuyển động dao động dọc của dụng cụ. Biên độ của rung động này không đủ cho mục đích cắt. Do đó, điều này được truyền tới dụng cụ xuyên qua một thiết bị lấy nét cơ học, thiết bị này tạo ra một rung động mạnh với biên độ mong muốn ở đầu dao.
Thiết bị lấy nét cơ học đôi khi được gọi là máy biến vận tốc. Đây là một loại côn hoặc được gọi là 'sừng'. Đầu trên của nó được kẹp hoặc bện vào mặt dưới của vật liệu từ tính. Đầu dưới của nó được cung cấp các phương tiện để bảo vệ công cụ.
Tất cả các bộ phận này, bao gồm cả dụng cụ được làm bằng carbon thấp hoặc thép không gỉ với hình dạng của khoang mong muốn, hoạt động như một cơ thể đàn hồi truyền dao động đến đầu dụng cụ.
Các chất mài mòn thường được sử dụng là
oxit nhôm (alumin), cacbua bo, cacbua silic và bụi kim cương. Boron là vật liệu mài mòn đắt tiền nhất và phù hợp nhất để cắt cacbua vonfram, thép công cụ và đá quý. Silicon tìm thấy ứng dụng nhiều nhất. Để cắt thủy tinh và gốm sứ, nhôm được tìm thấy là tốt nhất.
Bùn mài mòn được bơm vào giao diện công cụ làm việc. Hệ thống làm mát lạnh được sử dụng để làm mát bùn mài mòn đến nhiệt độ từ 5 đến 6 ° C. Một phương pháp tốt là giữ bùn trong bể ở vùng cắt.
Kích thước của hạt mài thay đổi từ 200 grit đến 2000 grit. Các loại thô tốt cho việc gia công thô, trong khi các loại mịn hơn, chẳng hạn như 1000 grit, được sử dụng để gia công tinh. Hạt mài mới cắt tốt hơn và bùn, do đó, được thay thế định kỳ
Sự chính xác
Tốc độ thâm nhập tối đa trong vật liệu mềm và giòn như gốm sứ mềm là khoảng 20 mm min, nhưng đối với vật liệu cứng và dai, tốc độ đâm xuyên thấp hơn. Có thể có độ chính xác về kích thước lên đến t0,005 mm và có thể đạt được độ hoàn thiện bề mặt xuống đến giá trị Ra 0,1-0,125 micron.
Có thể gia công xong bán kính góc tối thiểu là 0,10 mm. Phạm vi kích thước của máy USM khác nhau, từ loại xách tay nhẹ có đầu vào khoảng 20 W đến máy nặng có công suất đầu vào lên đến 2 kW.
Hạn chế của quy trình
Hạn chế chính của quá trình này là tỷ lệ cắt kim loại tương đối thấp. Tốc độ loại bỏ kim loại tối đa là 3 mm® / s và mức tiêu thụ điện năng cao. Chiều sâu của lỗ hình trụ hiện được giới hạn ở 2,5 lần đường kính của dụng cụ.
Độ mòn của dụng cụ làm tăng góc của lỗ, trong khi các góc nhọn trở nên tròn. Điều này ngụ ý rằng việc thay thế công cụ là điều cần thiết trong việc sản xuất các lỗ mù chính xác. Ngoài ra, quá trình này bị hạn chế, ở dạng hiện tại đối với máy trên các bề mặt có kích thước tương đối nhỏ.
Phát triển gần đây
Gần đây, một bước phát triển mới trong gia công siêu âm đã diễn ra trong đó một công cụ được ngâm tẩm với bụi kim cương được sử dụng và không sử dụng bùn. Công cụ đã dao động ở tần số siêu âm cũng như quay. Nếu không thể xoay dao, phôi có thể bị xoay.
Sự đổi mới này đã loại bỏ một số nhược điểm của quy trình thông thường trong việc khoan lỗ sâu. Ví dụ, kích thước lỗ có thể được giữ trong phạm vi +0.125 mm. Các lỗ có độ sâu lên đến 75 mm đã được khoan trên đồ gốm sứ mà không làm giảm tốc độ gia công như trong quy trình thông thường.
Ứng dụng của gia công siêu âm
Sự đơn giản của quy trình làm cho nó tiết kiệm cho một loạt các ứng dụng như:
· Giới thiệu các lỗ tròn và lỗ có hình dạng bất kỳ mà dụng cụ có thể được tạo ra. Có thể tăng phạm vi hình dạng có thể đạt được bằng cách di chuyển phôi trong quá trình cắt.
· Trong các hoạt động gia công như khoan, mài, định hình và phay trên tất cả các vật liệu cả dẫn và không dẫn.
· Gia công thủy tinh, gốm, vonfram và cacbua cứng khác, đá quý như ruby tổng hợp.
· Trong việc cắt ren trong các bộ phận làm bằng kim loại và hợp kim cứng bằng cách xoay và tịnh tiến phôi hoặc dụng cụ.
· Trong chế tạo các khuôn đúc cacbua vonfram và dây kim cương và khuôn dập cho các quá trình rèn và đùn.
· Cho phép nha sĩ khoan một lỗ có hình dạng bất kỳ trên răng mà không gây đau.
Ưu điểm của gia công siêu âm
· Vật liệu cực kỳ cứng và giòn có thể dễ dàng gia công.
· Có thể dễ dàng thu được các cấu hình chính xác cao và bề mặt hoàn thiện tốt.
· Phôi được gia công không có ứng suất.
· Tỷ lệ loại bỏ kim loại thấp.
· Do thực tế không sinh nhiệt trong quá trình này, các tính chất vật lý của vật liệu làm việc không thay đổi.
· Hoạt động không ồn ào.
· Hoạt động của thiết bị khá an toàn.
