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이 문서에서는 초음파 가공이 무엇인지 알아봅니다. ? 어떻게 작동합니까? 부품, 응용 프로그램 , 장점, 및 단점 초음파 가공의. 다운로드 무료 PDF 이 기사의 파일은 끝부분에 있습니다.
초음파란 무엇입니까?
초음파라는 용어 주파수의 진동파를 설명하는 데 사용되며 인간 귀의 주파수 상한선 이상, 즉 16kHz 이상입니다.
모든 유형의 에너지를 초음파로 변환하는 장치는 초음파 변환기입니다.
이 전기 에너지는 기계적 진동으로 변환됩니다. 그리고 이를 위해 천연 또는 합성 수정 또는 일부 금속이 나타내는 자기왜곡 표시에 압전 효과를 사용합니다.
자기 변형 수단 강자성 물질에서 발생하는 진폭의 변화는 교류 자기장의 영향을 받습니다.
초음파 가공에서 , 0.01mm에서 0.06mm 사이의 진폭으로 20kHz에서 30kHz로 세로로 진동하는 도구를 가벼운 힘으로 작업 표면에 누릅니다.
공구가 특정 주파수로 진동할 때 일반적으로 연마 입자와 고정 비율(20% – 30%)의 물의 혼합물인 연마 슬러리가 압력을 받아 도구-작업물 경계를 통해 흐릅니다.
도구 끝단의 진동과 작업 도구 인터페이스를 통한 슬러리의 흐름으로 인해 발생하는 충격력은 실제로 수천 개의 미세한 입자가 마모에 의해 작업 재료를 제거하도록 합니다. 공구는 가공할 캐비티와 같은 모양입니다.
이 방법은 전기적으로 전도성이거나 비전도성인 단단하고 부서지기 쉬운 재료를 가공하는 데 사용됩니다. USM 공정에 의한 물질 제거 메커니즘의 분석은 그것이 때때로 초음파 그라인딩(USG)이라고 불릴 수 있음을 나타냅니다.
그림은 초음파 가공 작업을 보여줍니다. 발전기라고도 하는 전자 발진기 및 증폭기는 사용 가능한 저주파 전기 에너지를 변환기에 공급되는 20kHz 정도의 고주파 전력으로 변환합니다.
변환기는 마그네트론 수축에 의해 작동합니다. 고주파 전원 공급 장치는 공구의 세로 방향 진동 운동을 생성하는 자기 변형 재료 스택을 활성화합니다. 이 진동의 진폭은 절단 목적에 적합하지 않습니다. 따라서 이것은 도구 끝에서 원하는 진폭의 강한 진동을 제공하는 기계적 포커싱 장치를 통해 관통 도구로 전달됩니다.
기계적 포커싱 장치는 때때로 속도 변환기라고 합니다. 이것은 테이퍼 샹크 또는 '혼'이라고 불립니다. 자기 변형 재료의 아래쪽 면에 상단이 고정되거나 납땜됩니다. 그것의 하단에는 도구를 고정하기 위한 수단이 제공됩니다.
저탄소 또는 스테인리스강으로 제작된 공구를 포함하여 원하는 캐비티의 모양으로 만들어진 이 모든 부품은 진동을 공구 끝으로 전달하는 하나의 탄성체 역할을 합니다.
읽기:비전통적인 가공 공정의 유형
산화알루미늄(알루미나), 탄화붕소, 탄화규소 및 다이아몬드 먼지. 붕소는 가장 비싼 연마재이며 텅스텐 카바이드, 공구강 및 보석 절단에 가장 적합합니다. 실리콘이 가장 많이 사용됩니다. 유리 및 세라믹 절단에는 알루미나가 가장 좋습니다.
연마 슬러리는 펌핑에 의해 작업 도구 인터페이스로 퍼집니다. 냉각 냉각 시스템은 연마 슬러리를 5~6°C의 온도로 냉각하는 데 사용됩니다. 좋은 방법은 절단 영역의 욕조에 슬러리를 보관하는 것입니다.
연마재의 크기는 200방에서 2,000방으로 다양합니다. 거친 재종은 황삭에 적합하고 미세한 재종, 예를 들어 1000방은 정삭에 사용됩니다. 새 연마재가 더 잘 절단되므로 슬러리가 주기적으로 교체됩니다.
연질 세라믹과 같은 연질 및 취성 재료의 최대 침투 속도는 최소 20mm 정도이지만 단단하고 거친 재료의 경우 침투율이 더 낮습니다. 최대 t0.005mm의 치수 정확도가 가능하고 0.1-0.125미크론의 Ra 값까지 표면 마감을 얻을 수 있습니다.
0.10mm의 최소 모서리 반경은 마무리 가공이 가능합니다. USM 기계의 크기 범위는 입력이 약 20W인 가벼운 휴대용 유형에서 최대 2kW의 입력을 사용하는 중장비까지 다양합니다.
이 공정의 주요 한계는 상대적으로 낮은 금속 절단 속도입니다. 최대 금속 제거율은 3mm®/s이며 소비 전력이 높습니다. 원통형 구멍의 깊이는 현재 공구 직경의 2.5배로 제한되어 있습니다.
공구가 마모되면 구멍의 각도가 증가하고 날카로운 모서리는 둥글게 됩니다. 이는 정확한 블라인드 홀 생산을 위해 공구 교체가 필수적임을 의미합니다. 또한, 공정은 현재의 형태로 비교적 작은 표면의 기계로 제한됩니다.
최근에는 다이아몬드 먼지가 함침된 도구를 사용하고 슬러리를 사용하지 않는 초음파 가공의 새로운 발전이 이루어졌습니다. 이 도구는 초음파 주파수에서 진동하고 회전했습니다. 공구를 회전할 수 없는 경우 공작물이 회전할 수 있습니다.
이 혁신은 깊은 구멍을 드릴링하는 기존 공정의 일부 단점을 제거했습니다. 예를 들어, 구멍 치수는 +0.125mm 이내로 유지될 수 있습니다. 최대 75mm 깊이의 구멍이 기존 공정에서 경험한 것처럼 가공 속도의 저하 없이 세라믹에 드릴링되었습니다.
프로세스가 간단하여 다음과 같은 광범위한 응용 분야에 경제적입니다.
초음파 가공은 제조 산업에서 많은 장점을 가지고 있습니다. USM에 대한 모든 것을 다루었길 바랍니다. 이 주제에 대해 질문이 있는 경우 댓글에 질문할 수 있습니다.
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