Jaké je použití ultrazvukového obrábění

Nedávný rozvoj moderních hi-tech odvětví dal podnět ke vzniku celé řady nových materiálů. Patří mezi ně vysoce pevné, nerezové a žáruvzdorné oceli a slitiny, titan, keramika, kompozity a další nekovové materiály. Tyto materiály nemusí být vhodné pro tradiční způsoby obrábění z důvodu vydrolování nebo lámání povrchové vrstvy nebo dokonce celé součásti, což vede ke  špatné kvalitě produktu.

  

  Stejně tak tvorba nových materiálů často upozorňuje na některé problémy neřešitelné v rámci tradičních technologií. V určitých případech jsou tyto problémy způsobeny konstrukcí objektu a požadavky na něj specifické. Například v mikroelektronice je často nutné připojit některé komponenty bez jejich zahřívání nebo přidávání jakýchkoli mezivrstev. To zakazuje použití tradičních metod, jako je pájení nebo svařování.

  

Mnohé z těchto a podobných problémů lze úspěšně vyřešit pomocí ultrazvukových technologií. USD (Ultrasonic Drilling Machine) využívá nový hnací mechanismus k přeměně ultrazvuku nebo vibrací špičky rohu na zvukové příklepy vrtáku prostřednictvím mezilehlé volně létající hmoty.

 

ZAVEDENÍ:

  Použití ultrazvuk pro procesy obrábění tvrdých a křehkých materiálů je znám již od počátku 50. let 20. století. Pracovní proces ultrazvukového stroje se provádí tak, že jeho nástroj je vystaven kombinaci dvou pohybů. Pro tvarování w/p je nutný hnací pohyb. Vysoká frekvence

(ultrazvukové) vibrace určitého směru, frekvence a intenzity jsou pak superponovány. Ultrazvukové stroje patří do obecné třídy vibračních strojů, ale tvoří zvláštní skupinu z následujících důvodů.

 První důvod je určen zvláštnostmi v chování materiálů a médií v ultrazvukovém poli. Mezi tyto zvláštnosti patří drastická změna elasticko-plastických vlastností, které zahrnují křehkost, plasticitu a viskozitu. Druhým důvodem jsou zvláštnosti v konstrukci hlavních částí stroje. Hlavní součásti jsou obvykle formovány pomocí systémů vibračních tyčí skládajících se z heterogenních sekcí a pomocí vlnovodů. Interakce nástroje a obrobku vede k nelinearitě vibračního systému v jeho provozních podmínkách. Pokusili jsme se zvážit fyzikální základy ultrazvukových procesů, mezi které klademe důraz na ultrazvukové obrábění křehkých materiálů. Konstrukce stroje a jeho prvků kriticky závisí na procesu, který nástroj provádí. Proto je potřeba prostudovat optimální parametry, které jsou vyžadovány pro specifikovaný soubor operací, aby bylo dosaženo požadované kvality obrábění v přípustném čase a zdrojích.

APLIKACE

 Ultrazvukové obrábění je ideální pro určité druhy materiálů a aplikací. Křehké  materiály, zejména keramika a sklo, jsou typickými kandidáty na  obrábění ultrazvukem. Ultrazvukové obrábění je schopné obrábět složité, vysoce detailní  tvary a lze jej obrábět s velmi úzkými tolerancemi (rutinně ± 0,01 mm) pomocí  správně navržených strojů a generátorů. Složité geometrické tvary a 3D  kontury lze relativně snadno obrábět v křehkých materiálech. Do velmi tvrdých materiálů lze s více děr, někdy i stovky. vrtat současně  velkou přesností

Kanály a otvory ultrazvukově obrobené v polykrystalickém křemíkovém plátku. 

 Mincovní operace pro materiály jako sklo, keramika atd.

 Řezání závitů vhodným otáčením a posouváním obrobku/nástroje.

 Rotační ultrazvukové obrábění využívá nástroj s brusným povrchem, který se otáčí a  současně vibruje. Díky kombinaci rotačního a vibračního působení nástroje  je rotační ultrazvukové obrábění ideální pro vrtání otvorů a provádění ultrazvukového  profilového frézování keramiky a křehkých technických materiálů, které je obtížné  obrábět tradičními procesy.

 Ultrazvukové obrábění lze použít k tvarování a úpravě grafitových elektrod pro  obrábění elektrickým výbojem. Je zvláště vhodný pro tvarování a úpravu  složitě tvarovaných a detailních konfigurací vyžadujících ostré vnitřní rohy a  vynikající povrchové úpravy.

 Je zvláště užitečný pro mikrovrtání otvorů do 0,1 mm.