IDENTIFICACIÓN DE APLICACIONES PARA MÁQUINAS ASOCIADAS POR ULTRASÓNICOS

Una tecnología emergente que está recibiendo una atención notable es el mecanizado asistido por ultrasonido o, más estrictamente hablando, el mecanizado asistido por vibración ultrasónica rotatorio, a veces referido por un acrónimo simple, UAM. Wikipedia ha publicado el acrónimo RUM en su explicación del proceso. El tiempo dirá cuál gana.  

Ciertamente, la tecnología es un ganador como lo demuestran los resultados impresionantes y prácticos. Esencialmente, el equipo es un híbrido de un VMC de tres a cinco ejes combinado con rotación de husillo de alta velocidad y vibración vertical de alta frecuencia de una herramienta de corte abrasivo de diamante. A diferencia de las máquinas ultrasónicas más antiguas (USM) que crean una lechada líquida abrasiva que cubre la punta de la herramienta y el material de los microchips, UAM utiliza una herramienta de corte recubierta con diamantes policristalinos que muelen la superficie de la pieza. Las velocidades de rotación en la tecnología asistida por la UAM que representamos de Tongtai son de hasta 24,000 rpm. La frecuencia de vibración está en el rango de 15–45 kHz, y el rango de amplitud es de 1–10 μm. Esencialmente, este enfoque impacta el material con una mayor velocidad de contacto y, por lo tanto, reduce las fuerzas de corte. Las fuerzas se reducen hasta un 30–300% dependiendo del material. Como tal, la mayoría de los beneficios envuelven la integridad y el acabado de la superficie: los acabados con un Ra de menos de 0.2μm son posibles y hay una gran reducción en el daño de superficie y subsuperficie, como microfisuras y astillas. Naturalmente, con menos fuerza, las herramientas también duran más tiempo.

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La mayoría de las preguntas que respondemos sobre la tecnología involucran aplicaciones tales como, "¿Cuáles son las piezas más ideales para el mecanizado asistido por ultrasonido?"

A medida que nuestro equipo de ingenieros de aplicaciones y nuestros clientes están adquiriendo experiencia en esta floreciente tecnología, aquí hay pautas sólidas: Primero, con respecto a los materiales, considere aquellos que son más blandos que la herramienta de corte de diamante o duros y quebradizos. Por ejemplo, dióxido de circonio, óxido de aluminio, aleaciones de aluminio, cerámica, silicio y carburo de tungsteno, una amplia variedad de aceros, titanio, Inconel y cuarzo son buenos candidatos para este proceso.

Segundo, y es probable que haya adivinado por los parámetros proporcionados hasta ahora, el microdrilling es altamente exitoso con UAM. La perforación de obleas de silicio rápidamente viene a la mente como ejemplo, al igual que otras piezas con orificios pequeños que se pueden crear actualmente con tecnologías de corte por láser o EDM. Muchas piezas con un enfoque de maquinado de orientación vertical que también requieren un acabado excelente también podrían moverse hacia un VMC asistido por ultrasonidos rotativo. Los moldes, por ejemplo, se maquinan en bruto en el modo VMC convencional y el modo UAM finaliza, pule y desbarba en una configuración, ahorrando tiempo y mejorando la precisión geométrica. En un caso relacionado con un molde de joyería, el cliente redujo el tiempo en un 40%. Los moldes dentales son otra aplicación ideal para el sistema, como lo son ciertas prótesis e instrumentos médicos. En la industria automotriz, las empresas se están dando cuenta de los beneficios de usar UAM en el desbarbado de válvulas. En el sector aeroespacial, el proceso se utiliza para perforar vetas de compresión y para dar a las cuchillas de titanio un acabado superficial preciso. Los fabricantes que trabajan en cerámica y vidrio lo utilizan para taladrar, pulir y biselar piezas. Tongtai ha publicado que en las mismas condiciones de corte de una pieza de trabajo de diseño intrincado en Al6061 se lograron los siguientes acabados:

Ocasionalmente, surge la pregunta sobre las ventajas y desventajas del EDMing por cable frente al UAMing. Si bien la inversión inicial en equipos para un UAM es mayor que un paquete EDM básico, el retorno de la inversión puede ser más rápido con el UAM siempre que las aplicaciones sean adecuadas. Además, hay esencialmente dos máquinas en una con la configuración de VMC / UAM, que proporciona a los usuarios una tremenda versatilidad. Si los parámetros descritos aquí son similares al trabajo que realiza con frecuencia, vale la pena dedicar tiempo a explorar más la UAM.