十问十答 | 青鼎带您了解超声精密加工技术

近年来,先进工程材料在航空航天、汽车、半导体、3C、医疗等制造业中不断涌现,如钛合金、高温合金、工程陶瓷、陶瓷基复合材料、蜂窝复合材料等,这些材料具有优异的使用性能,然而机械加工性能很差,属于典型的难加工材料。而这些材料在使用传统的机械制造技术进行精密加工遇到了一定的瓶颈。一种新型的制造工艺技术——超声加工技术,即Ultrasonic Machining(UM),受到越来越多的关注并得到大量的应用。

那么,超声精密加工技术相比传统加工到底有哪些优势,它的工作原理是什么呢?

接下来我们就一起来了解一下吧。

 

一、超声加工的原理是什么?

超声精密加工技术是适用于难加工材料的特种加工技术。超声加工刀柄在常规旋转运动的基础上,刀柄内部的超声发生装置产生超声频的机械振动,并将振动能量聚焦于刀具工作区域,形成特殊的材料去除效果,实现难加工材料的高效、精密加工。

二、超声加工技术可以带来哪些改善效果?

降低切削力(核心改善)、提升加工表面质量、减轻亚表面损伤、减小出口崩边、减缓刀具磨损、提高加工效率等。

三、超声加工可以应用于什么样的场合?

声加工技术适合难加工材料的精密加工,例如:

1、硬脆材料(如:玻璃、陶瓷等)的精密加工,这类材料具有脆且硬特点,加工时容易崩裂,刀具寿命短。

2、难加工金属材料(如:钛合金、高温合金等)精密加工,这类材料具有硬度高,强度大,刀具磨损快,切削温度高材料容易烧伤。

3、复合材料(如:碳纤维、蜂窝材料)精密加工,这类一般强度大,密度低,常规加工存在特殊问题(碳纤维加工时容易发生分层、蜂窝材料加工容易变形等)。

四、超声加工与激光加工相比有什么区别?

1、超声加工和激光加工都是将特殊的能量场通过一系列的结构进行聚焦,然后通过聚焦的能量进行材料去除。

2、超声加工比较适合硬脆性材料的精密加工,可以加工各类凹槽、曲面的加工,在加工长径比较大且内表面要求高的孔时相对激光加工有加大优势。

3、激光加工比较适合切割类的加工,尤其是在薄板类零件切割加工时具有较大优势。

五、超声加工对加工精度有什么影响?

超声加工一般情况下不会改变原有的加工尺寸精度,主要提高表面质量、减轻亚表面损伤。

六、超声加工会不会对原有设备造成影响?

设计非常协调的超声加工系统不会对原有设备造成影响。

如果对原有设备造成影响可从以下几个方面进行分析:

1、机床本身振动大:如果振动频率和超声频率有关,说明超声系统超声聚焦方向控制存在问题,并没有在刀尖点聚焦。

2、主轴轴承容易损坏:超声刀柄设计存在问题,能量发生扩散。

3、切削力没有减小,甚至变大:说明超声系统没有起作用,谐振频率不正确或者系统谐振波形不佳。

七、超声加工的刀具如何选择?

购买超声系统的客户需提供加工材料的特点以及一般使用刀具的尺寸及安装方式。

一般情况下,各类材料加工采用以下刀具:

1、玻璃、陶瓷:电镀或烧结金刚石(PCB)磨头;

2、金属:铣刀、钻头等;

3、复合材料:PCB磨头,铣刀、钻头、特种刀等。

八、什么样的设备可以安装超声加工系统?

鼎提供的超声加工系统主要安装在三轴、五轴加工中心。 

支持BT30/40/50、HSK-32E/40E/A63、ISO-20/25等标准接口,其他型号接受定制。需要提供主轴图纸或主轴末端关键尺寸参数,确认主轴具有安装超声波驱动控制器的条件。

如使用超声时需要使用自动换刀功能,刀库需要进行一定的改造和配置。

 

九、超声系统的频率参数如何选择?

青鼎超声频率有15kHz、20kHz、30kHz、40kHz,不同频率应用于不同场合。一般而言,频率的大小和功率的容量成反比,即频率越高能输出的功率越小。

相同频率在不用应用场景下也有区别,需要和工艺进行匹配。一般情况下,铣削需要的频率会低于磨削。

同时也和刀柄的尺寸有关系,一般情况大刀柄频率低,小刀柄频率高。

十、青鼎超声加工系统技术优势?

1、最优的谐振系统

系统组件完全谐振、机械/电学阻抗完美匹配、准确追踪实时谐振频率、超声波传播方向的精确控制。

2、稳定的能量输出

长时间稳定运行、自适应复杂外部载荷、自适应温度条件变化。

3、高效的切削能力

降低切削力、提高表面质量、减少崩裂毛刺、减轻损伤、延长刀具寿命。

 

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创建时间:2023-02-13 08:00