Materiālu griešana ar ultraskaņu

Ultraskaņas griešanas princips pilnīgi atšķiras no tradicionālajām materiālu griešanas tehnoloģijām. Pirmajā gadījumā mēs izmantojam ultraskaņas enerģijakas neprasa instrumenta griešanas malu asināšanu un lielu spēku pielikšanu.

Atšķirībā no mehāniskās griešanas, ultraskaņas griešanai nav skaidu, nav trokšņa, nav apdegušas malas, piemēram, lāzera vai citas termiskās apstrādes, nav izgarojumu vai gāzu. Salīdzinot ar ūdens strūklas griešanu, materiālā nav mitruma iekļūšanas. Griešanas izmaksu ziņā ultraskaņas griešana ir alternatīva lāzergriešanai un ūdens griešanai.

Griešanas uzgalis vibrē ar ultraskaņu, kas rada ļoti mazu berzi un griešanas materiāls nelīp, kas ir īpaši svarīgi viskoziem un elastīgiem materiāliem, saldētiem pārtikas produktiem, gumijai un citiem materiāliem, kurus nevar sagriezt zem spiediena.

Cilvēki nevar dzirdēt ultraskaņas viļņus. Ultraskaņas griešanas nazis garenvirzienā vibrē ar amplitūdu 10-70 µm. Vibrācija ir mikroskopiska, tāpēc to nevar redzēt. Kustība tiek atkārtota 20 000 - 40 000 reižu sekundē (frekvence 20 - 40 kHz).

Ultraskaņas ierīcēm ar zemāku frekvenci ir lielāks svars un lielāka jauda. Augstākas amplitūdas var sasniegt arī zemākās frekvencēs. Mašīnas ar frekvenci 20 kHz ir vairāk piemērotas biezu un spēcīgu materiālu griešanai.

Šādu ierīču trūkums ir tāds, ka ultraskaņas frekvence ir tuvu dzirdamajam diapazonam, un darbības laikā var būt nepieciešami trokšņa samazināšanas pasākumi.

35 kHz ierīces vairāk piemērotas plānākiem materiāliem, piemēram, folijai, ādas imitācijai un tekstilizstrādājumiem, kā arī sarežģītu formu apstrādei. Tajā pašā laikā mašīnas darbojas klusi.

Ultraskaņas griešanas pielietojuma piemēri

Ultraskaņas griešanas ierīces sastāv no ultraskaņas devēja, rumbas gala, naža un barošanas avota. Ultraskaņas devēju izmanto, lai pārveidotu elektrisko enerģiju mehāniskajā (ultraskaņas) enerģijā.

Pašlaik elektrostrikcija tiek izmantota gandrīz universāli — efekts ir pretējs pjezoelektrisks… Tas nozīmē, ka devējam uz keramikas vai kvarca plāksnes tiek pievadīts mainīgs elektriskais spriegums, kas rada ultraskaņu. Akustiskais koncentrators palielina izejošo vibrāciju amplitūdu griešanas zonā.

Materiālu mīkstina un sagriež ultraskaņas enerģija, un naža asmens vienkārši veic griezuma pozicionēšanas un ultraskaņas enerģijas izvadīšanas lomu. Griešanas spēki tiek samazināti par aptuveni 75% un ievērojami palielinās griešanas procesa produktivitāte, salīdzinot ar citām griešanas metodēm.

Lai palielinātu griešanas efektivitāti, var izmantot abrazīvus līdzekļus.

Ultraskaņas griešanas mašīnas

Griešanas ātrums ir atkarīgs no apstrādājamā materiāla, un to parasti nosaka attiecība: V = 4 * X * e, kur X ir maksimālā vibrācijas amplitūda, m, e ir ultraskaņas frekvence, Hz.

Tādējādi ar 12 mikronu amplitūdu un 35 kHz frekvenci griešanas ātrums būs: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Kā zināms no citām tehnoloģijām (piemēram, mehāniskajā griešanā), palielinoties griešanas ātrumam, samazinās ne tikai griešanas spēki, bet arī griezējinstrumenta asmens nodilums.Tādēļ karbīda asmeņi ir ieteicami arī ultraskaņas griešana. Karbīda metāla asmeņu izturība var būt līdz 20 000 m vai vairāk.

Rokas ultraskaņas griešanas ierīce

Ultraskaņas griešana ir piemērota tādiem materiāliem kā gumija, PVC, iespiedshēmu plates, plēves, kompozītmateriāli, plastmasa, visa veida papīrs, audumi, paklāji, āda, pārtika (saldēta gaļa, konfektes, maize, šokolāde utt.), plāna plēve un materiāli no šūnveida, fosiliju tīrīšanai, rūsas un krāsas noņemšanai, metāla gravēšanai un griešanai, metāla marķēšanai.

Ultraskaņas griešanu var veikt gan manuālā režīmā, gan ar automatizētu instalāciju un robotu palīdzību, ir arī modeļi bišu materiālu 3-D griešanai.