초음파 가공:정의, 부품, 작업, 장점, 단점, 응용 [PDF 포함]

초음파 가공 취성 및 더 단단한 재료를 가공하기 위해 산업에서 널리 사용되는 비전통적인 절삭 가공 공정입니다. 정밀도가 높기 때문에 중요 부품의 가공에 권장됩니다. 이 기사에서 초음파 가공 공정, 작동 원리, 주요 부품, 장점 및 단점에 대해 자세히 알아보십시오.

초음파 가공의 정의

초음파 가공은 단단하고 부서지기 쉬운 재료를 가공하는 데 특별히 사용되는 비 전통적인 가공 공정을 따릅니다. 초음파 가공은 세라믹 가공에도 널리 사용됩니다.

레이저 빔 가공, 방전 가공과 같은 기존의 다른 가공 공정과 달리 초음파 가공은 부품에 열이나 잔류 응력을 생성하지 않습니다. 세라믹과 취성 부품을 초음파가공으로 파단 없이 쉽게 가공할 수 있는 이유입니다.

초음파 가공은 초음파 진동 가공이라고도 합니다. 이 방법은 고주파로 진동하는 도구를 사용하고 연마 입자와 결합될 때 공작물에서 재료를 제거하기 때문입니다.

초음파 기계의 핵심 부품

초음파 기계에는 주로 5가지 핵심 부품이 있습니다.

전자 기계식 변환기
소노트로드
제어 장치
마모 슬러리
마모 총

전자 기계식 변환기

전기 기계 변환기가 제어 장치에 연결됩니다. 제어 장치에는 28-40kHz 범위의 고주파수에서 진동하는 교류를 생성하는 전자 발진기가 있습니다.

전자기계 변환기는 진동 전류를 기계적 진동으로 변환합니다. 초음파 기계에 사용되는 변환기에는 주로 두 가지 유형이 있습니다.

압전 변환기
자기변형 변환기

소노트로드

변환기는 높은 주파수와 낮은 진폭에서 Sonotrode를 구동합니다. Sonotrode의 한쪽 끝은 변환기에 연결되고 다른 쪽 끝은 도구를 포함합니다. Sonotrode는 저탄소강으로 만들어졌습니다.

제어 장치

제어 장치는 전력을 전달하는 것입니다. 고주파에서 교류를 생성하는 전자 발진기가 있습니다.

마모 슬러리

산화알루미늄, 탄화규소, 탄화붕소와 같은 마모 물질은 물과 혼합될 때 마모 슬러리를 형성합니다. 물 비율은 20-60% 사이입니다.

마모 총

연마 건은 제어된 압력에서 Sonotrode와 공작물 사이에 연마 입자와 물 혼합물을 공급합니다.

초음파 가공 공정의 작동 원리

초음파 가공은 자기 변형으로 인해 공작물에서 재료를 제거합니다. 이것이 의미하는 바는 모든 자성 물질이 자화 상태일 때 크기와 모양이 변한다는 것입니다.

제어 장치/전원 장치는 고주파에서 변환기에 교류를 제공합니다. 변환기는 전기 에너지를 기계적 진동으로 변환합니다.

변환기는 차례로 고주파수 및 낮은 진폭에서 소노트로드를 진동시킵니다. 주파수는 20-30kHz에서 다양하고 진폭은 .01에서 .06mm까지 다양합니다.

sonotrode가 진동하여 공작물을 누르면 연마 슬러리가 sonotrode와 공작물 사이를 흐릅니다. 연마 입자와 공작물 표면 사이의 소노트로드 진동 및 마찰의 영향으로 작업 표면에서 원하는 금속 입자가 떨어져 나옵니다.

가공 시간은 순전히 공작물의 단단하고 거친 정도, 연마 입자의 크기, 소노트로드 진동의 진폭, 연마 슬러리의 수분 비율에 따라 달라집니다. 초음파 가공의 부드러움과 정밀도는 재료의 경도와 인성에 따라 다릅니다. 더 부드러운 금속은 매우 부드럽고 정밀한 가공을 제공하는 반면 단단하고 부서지기 쉬운 금속은 거친 표면을 형성합니다.

초음파 가공의 종류

초음파 가공 공정에는 두 가지 유형이 있습니다.

회전 초음파 가공
화학 보조 초음파 가공

회전 초음파 가공

회전식 초음파 가공에서 공구는 수직 중심선을 따라 진동합니다. 이 과정에서 연마 슬러리가 사용되지 않습니다. 대신, 다이아몬드는 공작물까지 연마되는 도구의 끝 부분에 함침됩니다. 이 공정은 세라믹, 석영 등을 가공하는 데 적합합니다. 회전식 초음파 가공은 구멍 끝에 도달해야 하는 연마 슬러리가 없기 때문에 깊은 구멍을 만들 수도 있습니다.