Português
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| Freqüência: | |
|---|---|
| Amplitude de vibração (a）: | |
| Corte de folga: | |
| Quantidade: | |
M20-R
Rps-sonic
M20-R
Introdução
Em contraste, a usinagem ultrassônica é um processo de usinagem não térmico, não químico e não elétrico que deixa inalteradas a composição química, a microestrutura do material e as propriedades físicas da peça.Às vezes chamado de retificação por impacto ultrassônico (UIG) ou corte por vibração, o processo UM pode ser usado para gerar uma ampla gama de características complexas em materiais avançados.
UM é um processo mecânico de remoção de material que pode ser usado para usinar materiais condutores e não metálicos com durezas superiores a 40 HRC (dureza Rockwell medida na escala C).O processo UM pode ser usado para usinar micro-recursos de precisão, furos redondos e de formato estranho, cavidades cegas e recursos OD/ID.Vários recursos podem ser perfurados simultaneamente, muitas vezes reduzindo significativamente o tempo total de usinagem.
Energia de alta frequência e baixa amplitude é transmitida ao conjunto da ferramenta.Um fluxo constante de pasta abrasiva passa entre a ferramenta e a peça.A ferramenta vibratória, combinada com a pasta abrasiva, desgasta uniformemente o material, deixando uma imagem reversa precisa do formato da ferramenta.A ferramenta não entra em contato com o material;apenas os grãos abrasivos entram em contato com a peça de trabalho.
No processo UM, um sinal elétrico de baixa frequência é aplicado a um transdutor, que converte a energia elétrica em vibração mecânica de alta frequência (~20 KHz) (ver Figura 2).Esta energia mecânica é transmitida a um conjunto de buzina e ferramenta e resulta em uma vibração unidirecional da ferramenta na frequência ultrassônica com uma amplitude conhecida.A amplitude padrão de vibração é normalmente inferior a 0,002 pol. O nível de potência para este processo está na faixa de 50 a 3.000 watts.A pressão é aplicada à ferramenta na forma de carga estática.
Um fluxo constante de pasta abrasiva passa entre a ferramenta e a peça de trabalho.Os abrasivos comumente usados incluem diamante, carboneto de boro, carboneto de silício e alumina, e os grãos abrasivos são suspensos em água ou em uma solução química adequada.Além de fornecer grãos abrasivos à zona de corte, a lama é usada para remover detritos.A ferramenta vibratória, combinada com a pasta abrasiva, desgasta o material uniformemente, deixando uma imagem reversa precisa do formato da ferramenta.
A usinagem ultrassônica é um processo de usinagem abrasiva solta que requer uma força muito baixa aplicada ao grão abrasivo, o que leva à redução da necessidade de material e a danos mínimos ou inexistentes na superfície.A remoção de material durante o processo UM pode ser classificada em três mecanismos: abrasão mecânica pelo martelamento direto das partículas abrasivas na peça de trabalho (maior), microlascamento através do impacto dos abrasivos em movimento livre (menor) e induzido por cavitação. erosão e efeito químico (menor).2
As taxas de remoção de material e a rugosidade superficial gerada na superfície usinada dependem das propriedades do material e dos parâmetros do processo, incluindo o tipo e tamanho do grão abrasivo empregado e a amplitude de vibração, bem como a porosidade, dureza e tenacidade do material.Em geral, a taxa de remoção de material será menor para materiais com alta dureza (H) e tenacidade à fratura (KIC).
Parâmetros de usinagem ultrassônica:
O método de usinagem por vibração ultrassônica é uma técnica de corte eficiente para materiais de difícil usinagem.Verifica-se que o mecanismo USM é influenciado por esses parâmetros importantes.
Amplitude de oscilação da ferramenta (a0)
Frequência de oscilação da ferramenta(f)
Material da ferramenta
Tipo de abrasivo
Tamanho do grão ou tamanho do grão dos abrasivos – d0
Força de alimentação - F
Área de contato da ferramenta – A
Concentração volumétrica de abrasivo na lama aquosa – C
Relação entre a dureza da peça e a dureza da ferramenta;λ=σw/σt
| Item | Parâmetro |
| Abrasivo | Carboneto de boro, óxido de alumínio e carboneto de silício |
| Tamanho do grão (d0) | 100 – 800 |
| Frequência de vibração (f) | 19 – 25 kHz |
| Amplitude de vibração (a） | 15 - 50 µm |
| Material da ferramenta | Liga de titânio de aço macio |
| Taxa de desgaste | Tungstênio 1,5:1 e vidro 100:1 |
| Corte excessivo de lacuna | 0,02-0,1mm |
Embora as tecnologias de fabricação estejam bem desenvolvidas para materiais como metais e suas ligas, ainda existem problemas consideráveis na fabricação de materiais duros e quebradiços, incluindo cerâmica e vidro.Suas propriedades físicas e mecânicas superiores levam a longos ciclos de usinagem e altos custos de produção.A usinagem ultrassônica (USM) utilizando partículas abrasivas soltas suspensas em uma pasta líquida para remoção de material é considerada um método eficaz para a fabricação desses materiais.Este trabalho fornece primeiro uma breve visão geral do USM e depois aborda principalmente o desenvolvimento de um modelo de simulação deste processo usando uma técnica numérica sem malha, a hidrodinâmica de partículas suavizadas (SPH).A formação de fissuras na superfície de trabalho impactada por duas partículas abrasivas é estudada para compreender a remoção de material e a interação de partículas abrasivas no USM.Experimentos também são conduzidos para verificar os resultados da simulação.O modelo SPH é comprovadamente útil para estudar USM e é capaz de prever o desempenho da usinagem.
Materiais duros e quebradiços, como vidro, cerâmica e cristal de quartzo, têm recebido cada vez mais atenção nos últimos anos devido às suas propriedades superiores, como alta dureza, alta resistência, estabilidade química e baixa densidade.Produtos de alto desempenho feitos desses materiais desempenham um papel importante em vários campos industriais, incluindo semicondutores, componentes ópticos, aeroespacial e indústrias automotivas [1, 2].No entanto, ainda existem problemas consideráveis, como longos ciclos de usinagem e altos custos de produção, na fabricação de materiais duros e quebradiços.Dificuldades particulares são a produção de micro/nanoestruturas com alta eficiência de usinagem, altas relações de aspecto e boas superfícies sem tensão residual e microfissuras.Portanto, há uma necessidade crucial de desenvolver técnicas de microusinagem precisas e eficientes para esses materiais.
Técnicas de usinagem não tradicionais, como usinagem por descarga elétrica e usinagem por feixe de laser, foram propostas para usinar materiais duros e quebradiços.No entanto, mesmo estes processos têm limitações proeminentes, pois as superfícies usinadas estão sempre sujeitas a danos induzidos pelo calor, como camada reformulada e estresse térmico.A usinagem ultrassônica (USM) é outro método alternativo para a fabricação de materiais duros e frágeis, condutores e não condutores.É conhecido como um processo totalmente mecânico sem sofrer efeitos térmicos ou químicos, portanto o USM não danificaria termicamente os objetos usinados nem pareceria causar níveis significativos de tensões residuais e alterações químicas.
Introdução
Em contraste, a usinagem ultrassônica é um processo de usinagem não térmico, não químico e não elétrico que deixa inalteradas a composição química, a microestrutura do material e as propriedades físicas da peça.Às vezes chamado de retificação por impacto ultrassônico (UIG) ou corte por vibração, o processo UM pode ser usado para gerar uma ampla gama de características complexas em materiais avançados.
UM é um processo mecânico de remoção de material que pode ser usado para usinar materiais condutores e não metálicos com durezas superiores a 40 HRC (dureza Rockwell medida na escala C).O processo UM pode ser usado para usinar micro-recursos de precisão, furos redondos e de formato estranho, cavidades cegas e recursos OD/ID.Vários recursos podem ser perfurados simultaneamente, muitas vezes reduzindo significativamente o tempo total de usinagem.
Energia de alta frequência e baixa amplitude é transmitida ao conjunto da ferramenta.Um fluxo constante de pasta abrasiva passa entre a ferramenta e a peça.A ferramenta vibratória, combinada com a pasta abrasiva, desgasta uniformemente o material, deixando uma imagem reversa precisa do formato da ferramenta.A ferramenta não entra em contato com o material;apenas os grãos abrasivos entram em contato com a peça de trabalho.
No processo UM, um sinal elétrico de baixa frequência é aplicado a um transdutor, que converte a energia elétrica em vibração mecânica de alta frequência (~20 KHz) (ver Figura 2).Esta energia mecânica é transmitida a um conjunto de buzina e ferramenta e resulta em uma vibração unidirecional da ferramenta na frequência ultrassônica com uma amplitude conhecida.A amplitude padrão de vibração é normalmente inferior a 0,002 pol. O nível de potência para este processo está na faixa de 50 a 3.000 watts.A pressão é aplicada à ferramenta na forma de carga estática.
Um fluxo constante de pasta abrasiva passa entre a ferramenta e a peça de trabalho.Os abrasivos comumente usados incluem diamante, carboneto de boro, carboneto de silício e alumina, e os grãos abrasivos são suspensos em água ou em uma solução química adequada.Além de fornecer grãos abrasivos à zona de corte, a lama é usada para remover detritos.A ferramenta vibratória, combinada com a pasta abrasiva, desgasta o material uniformemente, deixando uma imagem reversa precisa do formato da ferramenta.
A usinagem ultrassônica é um processo de usinagem abrasiva solta que requer uma força muito baixa aplicada ao grão abrasivo, o que leva à redução da necessidade de material e a danos mínimos ou inexistentes na superfície.A remoção de material durante o processo UM pode ser classificada em três mecanismos: abrasão mecânica pelo martelamento direto das partículas abrasivas na peça de trabalho (maior), microlascamento através do impacto dos abrasivos em movimento livre (menor) e induzido por cavitação. erosão e efeito químico (menor).2
As taxas de remoção de material e a rugosidade superficial gerada na superfície usinada dependem das propriedades do material e dos parâmetros do processo, incluindo o tipo e tamanho do grão abrasivo empregado e a amplitude de vibração, bem como a porosidade, dureza e tenacidade do material.Em geral, a taxa de remoção de material será menor para materiais com alta dureza (H) e tenacidade à fratura (KIC).
Parâmetros de usinagem ultrassônica:
O método de usinagem por vibração ultrassônica é uma técnica de corte eficiente para materiais de difícil usinagem.Verifica-se que o mecanismo USM é influenciado por esses parâmetros importantes.
Amplitude de oscilação da ferramenta (a0)
Frequência de oscilação da ferramenta(f)
Material da ferramenta
Tipo de abrasivo
Tamanho do grão ou tamanho do grão dos abrasivos – d0
Força de alimentação - F
Área de contato da ferramenta – A
Concentração volumétrica de abrasivo na lama aquosa – C
Relação entre a dureza da peça e a dureza da ferramenta;λ=σw/σt
| Item | Parâmetro |
| Abrasivo | Carboneto de boro, óxido de alumínio e carboneto de silício |
| Tamanho do grão (d0) | 100 – 800 |
| Frequência de vibração (f) | 19 – 25 kHz |
| Amplitude de vibração (a） | 15 - 50 µm |
| Material da ferramenta | Liga de titânio de aço macio |
| Taxa de desgaste | Tungstênio 1,5:1 e vidro 100:1 |
| Corte excessivo de lacuna | 0,02-0,1mm |
Embora as tecnologias de fabricação estejam bem desenvolvidas para materiais como metais e suas ligas, ainda existem problemas consideráveis na fabricação de materiais duros e quebradiços, incluindo cerâmica e vidro.Suas propriedades físicas e mecânicas superiores levam a longos ciclos de usinagem e altos custos de produção.A usinagem ultrassônica (USM) utilizando partículas abrasivas soltas suspensas em uma pasta líquida para remoção de material é considerada um método eficaz para a fabricação desses materiais.Este trabalho fornece primeiro uma breve visão geral do USM e depois aborda principalmente o desenvolvimento de um modelo de simulação deste processo usando uma técnica numérica sem malha, a hidrodinâmica de partículas suavizadas (SPH).A formação de fissuras na superfície de trabalho impactada por duas partículas abrasivas é estudada para compreender a remoção de material e a interação de partículas abrasivas no USM.Experimentos também são conduzidos para verificar os resultados da simulação.O modelo SPH é comprovadamente útil para estudar USM e é capaz de prever o desempenho da usinagem.
Materiais duros e quebradiços, como vidro, cerâmica e cristal de quartzo, têm recebido cada vez mais atenção nos últimos anos devido às suas propriedades superiores, como alta dureza, alta resistência, estabilidade química e baixa densidade.Produtos de alto desempenho feitos desses materiais desempenham um papel importante em vários campos industriais, incluindo semicondutores, componentes ópticos, aeroespacial e indústrias automotivas [1, 2].No entanto, ainda existem problemas consideráveis, como longos ciclos de usinagem e altos custos de produção, na fabricação de materiais duros e quebradiços.Dificuldades particulares são a produção de micro/nanoestruturas com alta eficiência de usinagem, altas relações de aspecto e boas superfícies sem tensão residual e microfissuras.Portanto, há uma necessidade crucial de desenvolver técnicas de microusinagem precisas e eficientes para esses materiais.
Técnicas de usinagem não tradicionais, como usinagem por descarga elétrica e usinagem por feixe de laser, foram propostas para usinar materiais duros e quebradiços.No entanto, mesmo estes processos têm limitações proeminentes, pois as superfícies usinadas estão sempre sujeitas a danos induzidos pelo calor, como camada reformulada e estresse térmico.A usinagem ultrassônica (USM) é outro método alternativo para a fabricação de materiais duros e frágeis, condutores e não condutores.É conhecido como um processo totalmente mecânico sem sofrer efeitos térmicos ou químicos, portanto o USM não danificaria termicamente os objetos usinados nem pareceria causar níveis significativos de tensões residuais e alterações químicas.
