Ultraskaņas metālapstrāde: principi, priekšrocības un pielietojuma jomas

Ultraskaņas metālapstrāde: principi, priekšrocības un pielietojuma jomas

Mūsdienu metālapstrādē arvien biežāk rodas nepieciešamība apstrādāt grūti apstrādājamus materiālus, mikro- un ultraprecīzas detaļas, kā arī sarežģītas ģeometrijas komponentes. Viena no tehnoloģijām, kas efektīvi risina šos uzdevumus, ir ultraskaņas metālapstrāde (Ultrasonic Machining, USM).

Ultraskaņas apstrādes darbības princips

Ultraskaņas apstrāde balstās uz augstfrekvences mehānisko svārstību (parasti 18–40 kHz) pārnesi no ģeneratora uz instrumentu vai apstrādājamo detaļu. Svārstības ar mikronu amplitūdu tiek kombinētas ar galveno griešanas, slīpēšanas vai urbšanas procesu.

Atkarībā no realizācijas ultraskaņa var:

• tikt tieši nodota griezējinstrumentam;

• tikt izmantota kopā ar abrazīvu suspensiju;

• tikt kombinēta ar frēzēšanu, urbšanu vai slīpēšanu.

Galvenais efekts ir periodiska instrumenta un materiāla kontakta pārtraukšana, kas samazina griešanas spēkus un uzlabo procesa stabilitāti.

Galvenās priekšrocības

Ultraskaņas apstrādei ir vairākas būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm:

• Samazināti griešanas spēki
  Īpaši svarīgi cietu un trauslu materiālu apstrādē.

• Mazāks instrumenta nodilums
  Svārstību režīms samazina berzi un siltuma ietekmi.

• Augstāka precizitāte un virsmas kvalitāte
  Uzlabota raupjuma kvalitāte, mazāks mikroplaisu un šķembu risks.

• Efektīva grūti apstrādājamu materiālu apstrāde
  Titāna sakausējumi, rūdīti tēraudi, keramika, kompozīti.

• Mikro- un ultraprecīza apstrāde
  Īpaši aktuāli medicīnas, elektronikas un aviācijas nozarēs.

Pielietojuma jomas

Ultraskaņas apstrāde tiek plaši izmantota dažādās nozarēs:

• Aviācijas un kosmosa rūpniecība
  Karstumizturīgu un titāna sakausējumu, plānsienu detaļu apstrāde.

• Medicīnas ierīču ražošana
  Implanti, mikroatveres, sarežģītas bioloģiski saderīgas detaļas.

• Precīzā mehānika un mikroapstrāde
  Kanālu, rievu un mikroprofilu veidošana.

• Instrumentu ražošana
  Presformas un štances ar augstu virsmas kvalitāti.

• Elektronika un optika
  Trauslu materiālu un kombinētu struktūru apstrāde.

Procesa kontrole un stabilitāte

Efektīvai ultraskaņas apstrādes ieviešanai ir būtiski kontrolēt procesa parametrus:

• svārstību amplitūdu un frekvenci,

• instrumenta slodzi,

• temperatūras režīmus,

• kontakta stabilitāti ar sagatavi.

Šeit nozīmīga loma ir procesa uzraudzības un vadības sistēmām. Piemēram, UDBU CONPROFE risinājumi ļauj reāllaikā uzraudzīt slodzes un instrumenta uzvedību, kas ir īpaši svarīgi precīzās un kombinētās, tostarp ultraskaņas, apstrādes procesos.