超音波技術が機械のハード材料を救う

超音波（高周波音）波が直接印加される医療、検査、部品洗浄のアプリケーションとは異なり、超音波加工は超音波技術によって促進される金属切削プロセスです。 プロセス   20kHzまたは20,000回/秒の周波数のワークピースに衝撃を与えることができる、超音波技術によって作動するダイヤモンド被覆のフライス加工、ボーリングまたは研削工具を使用する。

その結果、セラミックス、ガラス、シリコン、グラファイト、複合材料、貴石などの脆性材料を加工することができます。 ますます、これらの「先進的な材料」から作られた工作物は、医療、自動車、航空宇宙および光学産業において特定されつつある。

軽量、化学的、熱的安定性と耐磨耗性といったこれらの特性は、設計エンジニアにとって魅力的です。 しかし、これらの材料の組成を選択されたアプリケーションにとって魅力的なものにする特性は、従来の金属切削プロセスで加工するのに役立ちます。  

動作時には 、 システムは高周波電気信号を使用し、これはピポ電動モータを介して振動機械的運動に変換される。 ブースターが発振振幅を増幅します。

高周波動作により、ダイヤモンド被覆切削工具は、20kHzまたは20,000サイクル/秒の定格周波数で脈動的に膨張および収縮する。 切削は、ツールの振幅または拡張の最高点で行われます。 ツールに取り付けられたダイヤモンドグリットがワークピースの表面に衝突します。 物質は非常に小さな粒子に分解される。

切削工具の振動に加えて、それは3,000〜40,000rpmの速度で同時に回転される。 工具の回転は、工具の完全な切削面を露出させて工作物の寸法精度を維持し、切削された粒子を作業領域から除去するという二重の役割を果たす。

加工は濡れたままです。 マシンをグラインダーとして使用すると、ツール/ワークインターフェースが浸水します。 ドリル加工およびフライス加工の場合、すすぎおよび冷却はスピンドルを介して行われます。 水はすべての操作のための媒体として使用されます。

この機械加工プロセスの成功の鍵は、切削工具の構築です。 独自のバインダーシステムは、ダイヤモンド粒子を工具本体に接着させる。 このアプリケーションでユニークなのは、工具が振動するにつれてバインダーと結晶粒が収縮して膨張する必要があることです。

これらのツールは、特別に開発され、ダイヤモンドの侵食が切削条件と同期するように材料に合わせられます。 ツールがグリットをあまりにも速く流すと、工具の寿命が短くなります。 それがグリットに長すぎると、加工効率と表面仕上げ公差に悪影響が及ぼされます。 同社によれば、このプロセスは従来の機械加工法に比べて5倍の生産性向上が可能で、0.2ミクロンの粗さ平均の表面仕上げが可能です。

超音波処理の制御は、2つの動的システムの組み合わせを用いて自動的に行われる。 適応制御は、加工サイクルを通して最適な送りを維持するために工具を監視します。 アコースティックコントロールでは、カット内で生成されたサウンドシグネチャを使用して、許容範囲の高い作業のためのツールのカッティング効率を検出します。

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