Spracovanie pomocou ultrazvuku

Transkript

1 Spracovanie pomocou ultrazvuku ultrazvuk akustické vlnenie s frekvenciou vyššou ako 20 khz. sonar prvé použitie ultrazvuku začiatok 20.storočia. ultrazvukové obrábanie proces využívajúci ultrazvuk (mechanicko akustické vlnenie) na odoberanie materiálu rozrušovaním povrchu účinkom rozkmitaného brusiva. Prvý patent na ultrazvukové obrábanie je z polovice 20.storočia.

2 Spracovanie pomocou ultrazvuku Obrábanie tvrdých a krehkých materiálov: keramika, drahokamy a polodrahokamy, grafit, sklo, polovodičové materiály, tvrdené a tepelne odolné materiály,

3 Princíp ultrazvukového obrábania Mechanický brúsny účinok suspenzie (zmes kvapaliny a pevnej látky) pozostávajúcej z brusiva rozmiešaného v kvapaline (voda, olej, lieh, petrolej,...). Suspenzia je privedená medzi nástroj a obrobok. Nástroj je rozkmitaný na frekvenciou 20 khz až 30 khz. Kmity z čelnej plochy nástroja sú prenesené na zrnká brusiva, ktoré narážajú na obrábanú plochu a odoberajú materiál.

4 Úber materiálu Úber materiálu sa vysvetľuje: mechanickým účinkom čiastočky brusiva odoberajú materiál pri priamom náraze abrazívne pôsobenie, mikrovydbobovanie náraz voľne sa pohybujúcej častice brusiva, kavitačné pôsobenie brúsnej suspenzie, chemicko fyzikálnym pôsobením kvapaliny v brúsnej suspenzii.

5 Kinematika ultrazvukového obrábania hlavný pohyb pozdĺžne kmity nástroja posuv: pozdĺžny, priečny, kruhový. Kombinácia pohybov a tvaru nástroja umožňuje rôzne operácie.

6 Technologické metódy ultrazvukového spracovania delenie materiálu, hĺbenie drážok a otvorov rôznych tvarov, vŕtanie hlbokých otvorov, rezanie závitov, frézovanie, leštenie, brúsenie, lapovanie, čistenie, spájkovanie a zváranie, kontrola a meranie,

7 Použitie ultrazvuku v obrábaní ultrazvukové obrábanie ultrazvuk vykonáva operácie obrábania, rozkmitáva brusivo, ktoré odoberá materiál, ultrazvukom podporované obrábanie klasické spôsoby obrábania (napr. sústruženie) nástroj, ktorý vykonáva obrábanie sa rozkmitá pomocou ultrazvuku v dôsledku čoho sa znížia rezné sily, zlepší sa drsnosť a presnosť obrobenej plochy,...

8 Ultrazvukom podporované sústruženie sústruženie tvrdých a krehkých materiálov, zníženie rezných síl, zlepšenie kvality obrobeného povrchu, kmity s malou amplitúdou (3 až 4 m) zvýši sa trvanlivosť nástroja 5 až 7 násobne, kmity s veľkou amplitúdou znížia trvanlivosť nástroja,

9 Ultrazvukom podporované sústruženie

10 Ultrazvukom podporované vŕtanie vŕtanie zliatin medi, hliníka a antikoróznej ocele kopijovitým vrtákom, zlepšený odvod triesky, vyššia výrobnosť, amplitúda 6 až 8 m, zníženie krútiaceho momentu o 50 %, trvanlivosť nástroja sa zvýši 2 až 3 násobne, vyššia rozmerová presnosť, vyššia výrobnosť,

11 Ultrazvukové vŕtanie nástroj rozkmitáva brusivo v suspenzii, materiál je odoberaný rovnakým mechanizmom ako pri brúsení, používa sa pre tvrdé a krehké materiály, vysoká presnosť a výrobnosť,

12 Ultrazvukové vŕtanie

13 Ultrazvukové vŕtanie

14 Ultrazvukom podporované rezanie závitov nižšie trenie, odstráni sa zadieranie a zmenší sa rezná sila a krútiaci moment, ultrazvukové kmity pôsobia v smere osi nástroja, amplitúda je niekoľko m, na rezanie závitu nie je potrebná sada závitníkov, ale stačí len jeden závitník aj v slepých dierach, môžu sa použiť bezdrážkové závitníky, vysoká kvalita povrchu závitu

15 Ultrazvukom podporované povrchové spevňovanie a hladenie plastická deformácia povrchovej vrstvy, malé sily (približne N), ultrazvukové kmity intenzifikujú proces hladenia a spevňovania, zvyšuje sa mikrotvrdosť povrchu asi 1,5 násobne, vhodné rozloženie tlakového napätia v povrchovej vrstve, menšia drsnosť povrchu, vysoká oteruvzdornosť spevneného povrchu, vyššia životnosť dutín zápustiek

16

17 Ultrazvukom podporované povrchové spevňovanie a hladenie

18 Ultrazvukové brúsenie vyššia kvalita obrobenej plochy, vyššia životnosť nástroja, samoostrenie nástroja, čistenie nástroja, použitie pri brúsení na guľato aj na plocho,

19

20 Stroje na obrábanie ultrazvukom

21 Stroje na obrábanie ultrazvukom 1.magnetostrikčný menič, 2.koncentrátor, 3.nástroj, 4.šmýkadlo, 5.protiváha, 6.vodiace plochy, 7.obrobok, 8.čerpadlo, 9.zásobník brúsnej suspenzie, 10.závažie.

22 Stroje na obrábanie ultrazvukom