A TECNOLOGIA ULTRASÓNICA AJUDA OS MATERIAIS DUROS DA MÁQUINA
Ao contrário das aplicações em medicina, inspeção e limpeza de peças onde as ondas ultra-sônicas (som de alta frequência) são aplicadas diretamente, a usinagem ultra-sônica é um processo de usinagem que é facilitado pela tecnologia ultrassônica. O processo usa uma ferramenta de fresamento, perfuração ou retificação revestida de diamante, acionada por tecnologia ultrassônica, que pode causar impacto em uma peça de trabalho com uma frequência de 20 kHz ou 20.000 vezes por segundo.
O resultado é um sistema que pode usinar materiais frágeis, como cerâmica, vidro, silício, grafite, materiais compostos e pedras preciosas. Cada vez mais, peças de trabalho feitas a partir desses "materiais avançados" estão sendo especificadas nas indústrias médica, automotiva, aeroespacial e óptica.
São as propriedades desses materiais - baixo peso, estabilidade química e térmica e resistência ao desgaste - que os tornam atraentes para engenheiros de projeto. Mas as mesmas propriedades que tornam a composição desses materiais atraentes para aplicações selecionadas fazem com que sejam um urso a usinar com processos convencionais de usinagem.
Em operação, o sistema utiliza um sinal elétrico de alta freqüência que é convertido em movimento mecânico oscilante através de motores pio-elétricos. Um amplificador amplifica a amplitude de oscilação.
O movimento de alta frequência faz com que a ferramenta de corte revestida com diamante se expanda e contraia de maneira pulsante a uma freqüência nominal de 20 kHz ou 20.000 ciclos por segundo. O corte ocorre no ponto mais alto de amplitude ou expansão da ferramenta. Os grãos de diamante, presos à ferramenta, colidem com a superfície da peça de trabalho. O material é dividido em partículas muito pequenas.
Além da oscilação da ferramenta de corte, ela é girada simultaneamente a velocidades entre 3.000 e 40.000 rpm. A rotação da ferramenta expõe a superfície de corte completa da ferramenta para manter a precisão dimensional da peça de trabalho e serve a dupla tarefa de remover as partículas cortadas da área de trabalho.
A usinagem é feita molhada. Quando a máquina é usada como um triturador, a interface da ferramenta / trabalho é inundada. Para operações de perfuração e fresamento, enxágue e resfriamento são feitos através do fuso. A água é usada como meio para todas as operações.
A chave para o sucesso deste processo de usinagem é a construção das ferramentas de corte. Um sistema de aglutinante proprietário adere os grãos de diamante ao corpo da ferramenta. Único nesta aplicação é a necessidade de o aglutinante e os grãos se contraírem e se expandirem à medida que a ferramenta oscilar.
Estas ferramentas são especialmente desenvolvidas e combinadas com o material, para que a erosão do diamante esteja em sincronia com os requisitos de corte. Se a ferramenta lançar muito rapidamente, a vida útil da ferramenta será prejudicada. Se ela ficar pendurada no grão por muito tempo, a eficiência de usinagem e as tolerâncias de acabamento da superfície serão afetadas negativamente. A empresa diz que este processo pode render um aumento de cinco vezes na produtividade em comparação com os métodos de usinagem convencionais e é capaz de acabamentos superficiais de média de rugosidade de 0,2 mícron.
O controle do processo ultra-sônico é automático usando uma combinação de dois sistemas dinâmicos. Um controle adaptativo monitora a ferramenta para manter a alimentação ideal durante o ciclo de usinagem. O controle acústico usa assinaturas de som geradas no corte para detectar a eficiência de corte da ferramenta para trabalhos de alta tolerância.
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