Ultraschallbearbeitung:Definition, Teile, Arbeitsprinzip, Vorteile, Anwendung

Ultraschallbearbeitung ist ein Herstellungsverfahren, bei dem Material von der Oberfläche durch hochfrequente Vibrationen eines Werkzeugs mit geringer Amplitude gegen die Materialoberfläche und Vorhandensein feiner Schleifpartikel entfernt wird.

In diesem Dokument werden wir die Definition, Konstruktion oder Teile, Arbeitsprinzipien, Vorteile, Nachteile und Anwendung der Ultraschallbearbeitung im Detail untersuchen.

Was ist ein Ultraschallbearbeitungsprozess?

Die Ultraschallbearbeitung ist ein nicht konventioneller Bearbeitungsprozess, bei dem die Schleifmittel auf das Werkstück treffen, um das Material zu entfernen. Dieses Bearbeitungsverfahren greift auf das Schlagen oder Hämmern von Schleifmitteln gegen das Werkstück mit dem Werkzeug zurück.

Wir haben also ein Werkzeug, das nicht direkt auf das Werkstück einwirkt, aber es befinden sich einige Schleifpartikel zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug.

Diese Schleifpartikel sind hart und sie können ihre Form beibehalten, was bedeutet, dass sie starr sind, daher können sie eine Schlagerosion des Werkstückmaterials verursachen, wenn mit dieser speziellen Schlagart gearbeitet wird.

Das Hämmern wird also von einem Körper ausgeführt, der als Werkzeug bekannt ist. Das Werkzeugmaterial ist ausreichend dehnbar, so dass es selbst keinen Sprödbruch erleidet.

Ultraschall-Bearbeitungsprozess Konstruktion oder Teile:

Ultraschallbearbeitung besteht aus den folgenden Hauptteilen:

• Netzteil
• Geschwindigkeitstransformator
• Werkzeug
• Schleifmittelschlamm
• Elektromechanischer Wandler
• Schleifpistole
• Werkstück

Stromversorgung:

Das Netzteil wird auch als Hochfrequenzgenerator oder elektronischer Oszillator bezeichnet. Die Hauptfunktion besteht darin, eine normale Stromversorgung mit einem Frequenzbereich von 50-60 Hz in eine Hochfrequenz-Stromversorgung mit einem Bereich von 20-40 kHz umzuwandeln, aber die Amplitude der Vibration ist bis zu einem Bereich von Mikrometern gering. P>

Geschwindigkeitstransformator:

Geschwindigkeitstransformator wird auch das Design des Horns genannt. Die Funktion des Horns besteht darin, die Vibration des Wandlers zu verstärken und auf eine angemessene Intensität zu fokussieren, um das Werkzeug zum Ausführen des Schneidvorgangs anzutreiben.

Sie bestehen aus hartem, nicht magnetischem und leicht zu bearbeitendem Stahl mit guter Ermüdungsfestigkeit wie K-Monel, Metallbronze und Weichstahl.

Linear verjüngte und exponentiell verklebte Hörner haben Längen, die der Hälfte der Schallwellenlänge in dem Metall entsprechen, aus dem sie bestehen.

Werkzeug:

Das Hämmern erfolgt durch einen Körper, der als Werkzeug bekannt ist, und das Werkzeugmaterial ist ausreichend dehnbar, so dass es selbst keinen Sprödbruch erleidet.

Allerdings lässt sich der Materialabtrag vom Werkzeug parallel zum Werkstück nicht vermeiden, daher ist der Werkzeugverschleiß ausreichend hoch und es sollte auch ermüdungsfest sein, denn um das Materialabtragsvolumen zu erhöhen, erhöhen wir die Hämmerfrequenz auf Ultraschallfrequenzen .

Wenn dem so ist, wird das Werkzeugmaterial dynamisch belastet. Es sollte also ermüdungsfrei sein. Und die Bearbeitungsrate ist proportional zu diesem Hämmern

Schleifmittelschlamm:

Schleifmittel müssen am Ort der Bearbeitung aufgebracht werden und müssen zusammen mit dem bearbeiteten Material von Werkstück- und Werkzeugmaterial entfernt werden, sodass sie in einer Aufschlämmung zu und von dem Ort der Bearbeitung transportiert werden.

Das Werkzeug wird gegen das Werkstück gedrückt, um einen leichten Druck zu erzeugen, der niedrig genug ist, um Schleifmittel nicht zu zerquetschen, und hoch genug, um ein Brechen des Werkstücks zu gewährleisten.

Schleifmittel haben eine höhere Bruchfestigkeit als das Werkstück. Zunächst müssen Schleifmittel zugeführt werden.

Daher werden sie an der Bearbeitungsstelle aufgebracht, indem sie im Allgemeinen in einem Wassermedium eingebracht werden, und es wird als Aufschlämmung bezeichnet.

Elektromechanischer Wandler:

Der Wandler wandelt elektrische Energie in mechanische Schwingung um. Das hochfrequente elektrische Signal wird an den Wandler übertragen, der es in Hochfrequenz umwandelt und eine Schwingung mit niedriger Amplitude aufweist.

Es werden zwei Arten von Wandlern verwendet:

• Piezoelektrischer Wandler
• Magneto-restriktiver Wandler.

Piezoelektrischer Wandler:

Wenn dieser Wandler zusammengedrückt wird, erzeugt er einen kleinen elektrischen Strom. und wenn ein elektrischer Strom hindurchfließt, dehnt es sich aus. Wenn der Strom entfernt wird, erreicht der Kristall seine ursprüngliche Größe und Form. Diese Wandler sind bis zu 900 Watt erhältlich.

Magnetostriktiver Wandler:

Wenn diese Art von Wandlern einem Magnetfeld ausgesetzt werden, ändern sie auch ihre Form. Diese Wandler bestehen aus Nickel und einer Nickellegierung. Der Wirkungsgrad liegt bei etwa 20-30%. Solche Wandler gibt es bis 2000 Watt, die maximale Längenänderung beträgt ca. 25 Mikrometer.

Schleifpistole:

Schleifmittel werden an der Bearbeitungsstelle aufgebracht, indem sie im Allgemeinen in einem Wassermedium getragen werden, und es wird als Aufschlämmung bezeichnet.

Sagen wir Volumen/Volumen, sagen wir 20 Teile Schleifmittel in 100 Teile Wasser und lassen es durch eine Düse oder durch eine Schleifpistole, dh durch einen Strahl auf die Bearbeitungsstelle auftragen, so dass die Maschinenstelle die ganze Zeit über frisches Schleifmittel erhält unter einem bestimmten Druck und die Rückstände der Bearbeitung:das heißt, entfernen Sie Materialbruch, Schleifmittel, all diese Dinge werden nur durch diesen Wasserstrahl und Schleifmittel entfernt.

Werkstück:

Spröde nichtleitende Materialien wie technische Keramik werden durch Ultraschallbearbeitungsverfahren bearbeitet.

Es beschädigt das Werkstück nicht thermisch und bringt keine Restspannung auf das Werkstück ein. 3D-Formen können durch diesen Prozess auf dem Werkstück kompliziert werden.

Funktionsprinzip des Ultraschallbearbeitungsprozesses:

Die Arbeitsweise der Ultraschallbearbeitung ist:Es gibt einen Spalt zwischen Werkzeug und Werkstück von etwa 0,25 mm. Das Werkzeug besteht aus duktilem Material. Zwischen Werkzeug und Werkstück befindet sich ein Schleifmittelschlamm.

Schleifmittel wird in das Werkzeug eingebettet und während der Abwärtsbewegung des Werkzeugs hämmern Schleifmittel auf das Werkstück und entfernen Material.

Dieses Material wird aus dem Bearbeitungsbereich weggespült, indem der Fluss des Aufschlämmungswerkzeugs leicht verjüngt wird, um gerade Löcher zu erzeugen.

Bei Erhöhung der Viskosität des Trägerfluids nimmt die Materialentfernungsrate aufgrund von Schwierigkeiten beim Spülen ab. Durch Erhöhen der Frequenz erhöht sich MRR, da die Anzahl der Stöße pro Zeiteinheit zunimmt.

Durch Erhöhen der Amplitude erhöht sich MRR aufgrund der Erhöhung des Impulses der Schleifmittel.

Die Amplitude der Vibration kann zwischen 5 und 75 µm und die Frequenz zwischen 19 und 25 kHz variieren.

Durch die Erhöhung der Schleifmittelkonzentration wird der Aufprall an mehr Stellen erfolgen, was die MRR (Material Removal Rate) erhöht.

Wenn die Konzentration jedoch über einen bestimmten Wert ansteigt, geht aufgrund der Kollision zwischen den Schleifmitteln der Impuls verloren, wodurch sich die MRR verringert.

Durch Erhöhen der Größe des Schleifmittels tritt ein Aufprall in einem größeren Bereich auf. Aber wenn die Größe über einen bestimmten Wert ansteigt, nimmt der Impuls der Schleifmittel ab.

Zu beachten ist:MRR:ECM> EDM> USM

Arbeitsvideo zur Ultraschallbearbeitung:

Vorteile der Ultraschallbearbeitung:

Die folgenden Vorteile von Ultraschall sind:

• Ultraschallbearbeitung kann zur Bearbeitung von sprödem, nichtleitendem Material, hartem und zerbrechlichem Material verwendet werden
• Bei diesem Bearbeitungsprozess wird keine Wärme erzeugt, daher gibt es nur sehr geringe oder vernachlässigbare physikalische Veränderungen im Werkstück.
• Nichtmetall, das wegen schlechter elektrischer Leitfähigkeit nicht durch EDM und ECM bearbeitet werden kann, aber sehr gut durch Ultraschallbearbeitung bearbeitet werden kann.
• Es sind grat- und verzerrungsarme Prozesse.
• Es kann in Verbindung mit anderen neuen Technologien wie EDM, EKG, ECM übernommen werden.
• Der Betrieb ist geräuschlos.
• Die hier bei dieser Bearbeitung verwendete Ausrüstung kann sowohl von erfahrenen als auch von ungelernten Bedienern verwendet werden.
• Eine gute Oberflächengüte und hohe Genauigkeit können erreicht werden.
• Jeder Werkstoff kann unabhängig von seiner Leitfähigkeit bearbeitet werden.

Nachteile der Ultraschallbearbeitung:

Die folgenden Nachteile der Ultraschallbearbeitung sind:

• Die Materialentfernungsrate ist niedrig.
• Der Energiebedarf zum Schneiden ist hoch.
• Das weichere Material ist schwer zu bearbeiten
• Es ist schwierig, bei der Ultraschallbearbeitung tiefe Löcher zu bohren, da die Bewegung der Aufschlämmung eingeschränkt ist.
• Hohe Werkzeugverschleißrate aufgrund der Bewegung von Schleifpartikeln.

Ultraschallbearbeitungsanwendung:

Die folgenden Ultraschallbearbeitungsanwendungen sind:

• Ultraschallbearbeitung wird für die Bearbeitung von nichtleitender Keramik verwendet.
• Material mit einer hohen Ausschussrate bedeutet, dass zerbrechliches Material durch diesen Prozess sehr effektiv bearbeitet werden kann.
• Bearbeitung von Matrizen für Drahtzieh-, Stanz- und Stanzvorgänge.
• Es ermöglicht einem Zahnarzt, schmerzfrei ein Loch jeder Form in die Zähne zu bohren.
• Zum Schleifen von Quarz, Glas, Keramik.
• Wird zum Schleifen von Industriediamanten verwendet.
• Wird auch zur Herstellung von Stempeln verwendet.