ULTRASONISCHE TECHNOLOGIE HILFT MASCHINE HARTMATERIALIEN
Im Gegensatz zu Anwendungen in der Medizin, der Inspektion und der Teilereinigung, bei denen Ultraschallwellen (Hochfrequenzschallwellen) direkt aufgebracht werden, ist die Ultraschallbearbeitung ein Metallschneidprozess, der durch die Ultraschalltechnologie erleichtert wird. Der Prozess verwendet ein diamantbeschichtetes Fräs-, Bohr- oder Schleifwerkzeug, das durch Ultraschalltechnologie betätigt wird und ein Werkstück mit einer Frequenz von 20 kHz oder 20.000 Mal pro Sekunde schlagen kann.
Das Ergebnis ist ein System, mit dem spröde Materialien wie Keramik, Glas, Silizium, Graphit, Verbundwerkstoffe und Edelsteine bearbeitet werden können. In zunehmendem Maße werden Werkstücke aus diesen "fortschrittlichen Materialien" in der Medizin-, Automobil-, Luftfahrt- und Optikindustrie spezifiziert.
Es sind die Eigenschaften dieser Materialien - geringes Gewicht, chemische und thermische Stabilität und Verschleißfestigkeit -, die sie für Konstrukteure attraktiv machen. Aber gerade die Eigenschaften, die die Zusammensetzung dieser Materialien für ausgewählte Anwendungen attraktiv machen, machen sie für herkömmliche Zerspanungsverfahren geeignet.
Im Betrieb verwendet das System ein elektrisches Hochfrequenzsignal, das durch pizoelektrische Motoren in eine oszillierende mechanische Bewegung umgewandelt wird. Ein Booster verstärkt die Schwingungsamplitude.
Die Hochfrequenzbewegung bewirkt, dass sich das diamantbeschichtete Schneidwerkzeug bei einer Nennfrequenz von 20 kHz oder 20.000 Zyklen pro Sekunde pulsierend ausdehnt und zusammenzieht. Das Schneiden erfolgt am höchsten Punkt der Amplitude oder Ausdehnung des Werkzeugs. Die am Werkzeug befestigten Diamantkörner kollidieren mit der Oberfläche des Werkstücks. Das Material wird in sehr kleine Partikel zerlegt.
Neben der Oszillation des Schneidwerkzeugs wird es gleichzeitig mit Drehzahlen zwischen 3.000 und 40.000 U / min gedreht. Die Rotation des Werkzeugs legt die gesamte Schneidfläche des Werkzeugs frei, um die Maßgenauigkeit des Werkstücks aufrechtzuerhalten, und dient der doppelten Aufgabe, geschnittene Partikel aus dem Arbeitsbereich zu entfernen.
Die Bearbeitung erfolgt nass. Wenn die Maschine als Schleifmaschine verwendet wird, ist die Werkzeug- / Arbeitsoberfläche überflutet. Zum Bohren und Fräsen wird durch die Spindel gespült und gekühlt. Wasser wird als Medium für alle Vorgänge verwendet.
Der Schlüssel zum Erfolg dieses Bearbeitungsprozesses ist die Konstruktion der Schneidwerkzeuge. Ein proprietäres Bindersystem haftet die Diamantkörner am Werkzeugkörper. Einzigartig bei dieser Anwendung ist die Notwendigkeit, dass sich das Bindemittel und die Körner zusammenziehen und ausdehnen, wenn das Werkzeug schwingt.
Diese Werkzeuge sind speziell entwickelt und auf das Material abgestimmt, so dass die Erosion des Diamanten mit den Schneidanforderungen übereinstimmt. Wenn das Werkzeug zu schnell Sand abwirft, leidet die Standzeit. Wenn es zu lange an der Körnung hängt, wirken sich dies negativ auf die Bearbeitungseffizienz und die Oberflächentoleranzen aus. Das Unternehmen sagt, dass dieses Verfahren die Produktivität im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsverfahren um das Fünffache steigern kann und Oberflächenrauigkeiten von durchschnittlich 0,2 Mikrometer Rauheit erreichen kann.
Die Steuerung des Ultraschallprozesses erfolgt automatisch durch die Kombination zweier dynamischer Systeme. Eine adaptive Steuerung überwacht das Werkzeug, um einen optimalen Vorschub durch den Bearbeitungszyklus zu erhalten. Bei der akustischen Steuerung werden im Schnitt erzeugte Tonsignaturen verwendet, um die Schneideffizienz des Werkzeugs für Arbeiten mit hoher Toleranz zu erfassen.
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