Обрада керамике са ротационом ултразвучном обрадом са ниском фреквенцијом

Увод

Ултразвучна обрада је нетрадиционални процес обраде механичког типа. Користи се за обраду тврдих и крхких материјала (и електрично проводљивих и непроводних материјала) чија је тврдоћа обично већа од 40 ХРЦ. Процес је први пут развијен 1950-их и првобитно је коришћен за завршну обраду ЕДМ површина. Код ултразвучне обраде, алат жељеног облика вибрира на ултразвучној фреквенцији (19 до 25 кХз.) са амплитудом од 15-50 микрона преко радног комада. Генерално, алат се притиска надоле са силом увлачења Ф. Између алата и рада, зона обраде је преплављена тврдим абразивним честицама углавном у облику суспензије на бази воде. Док алат вибрира преко радног предмета, абразивне честице делују као утискивач и утискују и радни и алатни материјал. Абразивне честице, како се увлаче, радни материјал би уклонио материјал и са алата и са радног комада. У ултразвучној машинској обради уклањање материјала је последица настанка пукотина, ширења и кртог лома материјала. УСМ се користи за обраду тврдих и крхких материјала, који су слаби проводници електричне енергије и стога се не могу обрадити електрохемијском обрадом (ЕЦМ) или обрадом са електро пражњењем (ЕДМ). Алат у УСМ-у је направљен да вибрира високом фреквенцијом на радној површини усред текућег раствора. Главни разлог за коришћење ултразвучне фреквенције је да обезбеди боље перформансе. Звучне фреквенције потребних интензитета чуле би се као изузетно гласан звук и изазивале би замор, па чак и трајно оштећење слушног апарата.

У УМ процесу, нискофреквентни електрични сигнал се примењује на претварач, који претвара електричну енергију у високофреквентне (~20 КХз) механичке вибрације (види слику 2). Ова механичка енергија се преноси на трубу и склоп алата и резултира једносмерном вибрацијом алата на ултразвучној фреквенцији са познатом амплитудом. Стандардна амплитуда вибрације је обично мања од 0,002 ин. Ниво снаге за овај процес је у опсегу од 50 до 3000 вати. Притисак се примењује на алат у облику статичког оптерећења.

Између алата и радног предмета пролази константна струја абразивне суспензије. Обично коришћени абразиви укључују дијамант, бор карбид, силицијум карбид и глиницу, а абразивна зрна су суспендована у води или одговарајућем хемијском раствору. Поред обезбеђивања абразивног зрна у зони сечења, каша се користи за испирање остатака. Алат за вибрирање, у комбинацији са абразивном суспензијом, равномерно абразира материјал, остављајући прецизну обрнуту слику облика алата.

Ултразвучна обрада је процес лабаве абразивне обраде који захтева веома ниску силу примењену на абразивно зрно, што доводи до смањених захтева за материјалом и минималног или никаквог оштећења површине. Уклањање материјала током УМ процеса може се класификовати у три механизма: механичка абразија директним ударцем абразивних честица у радни предмет (већи), микро-стругање услед удара слободно покретних абразива (мањи) и ерозија изазвана кавитацијом и хемијски ефекат (мањи). ²

Брзине уклањања материјала и храпавост површине која се ствара на обрађеној површини зависе од својстава материјала и параметара процеса, укључујући тип и величину употребљеног абразивног зрна и амплитуду вибрација, као и порозност, тврдоћу и жилавост материјала. Генерално, брзина уклањања материјала ће бити нижа за материјале са високом тврдоћом материјала (Х) и жилавошћу на лом (КИЦ).

Параметри ултразвучне обраде:

Метода ултразвучне вибрацијске обраде је ефикасна техника резања за материјале који се тешко обрађују. Утврђено је да ови важни параметри утичу на УСМ механизам. 

 Амплитуда осциловања алата (а0)

 Фреквенција осциловања алата(ф) 

 Материјал алата 

 Врста абразива

 Величина зрна или гранулација абразива – д0 

 Сила храњења - Ф 

 Контактна површина алата – А 

 Запреминска концентрација абразива у воденој каши – Ц 

 Однос тврдоће радног предмета и тврдоће алата; λ=σв/σт

Ставка	Параметар
Абразивна	Бор карбид, алуминијум оксид и силицијум карбид
Величина зрна (д0)	100 – 800
Фреквенција вибрација (ф)	19 – 25 кХз
Амплитуда вибрације (а)	15 - 50 µм
Материјал алата	Легура титанијума меког челика
Однос хабања	Волфрам 1,5:1 и стакло 100:1
Гап оверцут	0,02-0,1 мм

Карактеристике:

•       Једноставна инсталација

•       Побољшајте површински интегритет материјала који се обрађује за право хладно сечење

•       Смањите отпор резања током обраде алата и смањите заостали напон на површини обрађеног материјала

•       Обрада алатних машина велике брзине може се користити за побољшање ефикасности обраде у машинама са малим брзинама

•       Прилагођени ЈТ, БТ, ХСК, равна дршка и друге спецификације према корисниковом вретену алатне машине

•       Погодно за тврде и ломљиве материјале, као што су: стакло, керамичке лампе теже се обрађују.