Usinagem Ultrassônica:Definição, Peças, Trabalho, Vantagens, Desvantagens, Aplicações [Com PDF]

Usinagem ultrassônica é um processo de usinagem subtrativa não convencional amplamente utilizado nas indústrias para usinar materiais frágeis e mais duros. Devido ao seu alto grau de precisão, é um método recomendado de usinagem para componentes críticos. Vamos aprender mais sobre o processo de usinagem ultrassônica, o princípio de funcionamento, peças-chave, vantagens e desvantagens neste artigo.

Definição de Usinagem Ultrassônica

A Usinagem Ultrassônica vem sob um processo de usinagem não convencional que é usado especificamente para usinagem de materiais duros e frágeis. A usinagem ultrassônica também é amplamente utilizada na usinagem de cerâmicas.

Ao contrário de outros processos de usinagem não convencionais, como usinagem por feixe de laser, usinagem por descarga elétrica, a usinagem ultrassônica não gera calor ou tensão residual na peça. Esta é a razão pela qual cerâmicas e peças frágeis podem ser facilmente usinadas usando usinagem ultrassônica sem fratura.

A usinagem ultrassônica também é chamada de usinagem por vibração ultrassônica pois este método utiliza uma ferramenta que vibra em alta frequência e, quando combinada com partículas abrasivas, remove materiais da peça.

Peças-chave da máquina ultrassônica

Existem principalmente cinco partes principais em uma máquina ultrassônica

• Transdutor eletromecânico
• Sonotrodo
• Unidade de Controle
• Pasta de Abrasão
• Pistola de abrasão

Transdutor eletromecânico

O transdutor eletromecânico é conectado à unidade de controle. A unidade de controle possui um oscilador eletrônico que cria corrente alternada oscilando em alta frequência na faixa de 28-40 kHz.

O transdutor eletromecânico converte essa corrente oscilante em vibração mecânica. Existem principalmente dois tipos de transdutor usados ​​em máquinas ultrassônicas.

• Transdutor piezoelétrico
• Transdutor magnetostritivo

Sonotrodo

O transdutor aciona o sonotrodo em altas frequências e baixas amplitudes. Uma extremidade do sonotrodo está conectada ao transdutor e a outra extremidade contém a ferramenta. Sonotrode é feito de aço de baixo carbono.

Unidade de Controle

Unidade de controle é o que transmite a energia. Possui oscilador eletrônico que produz corrente alternada em altas frequências.

Pasta de Abrasão

Materiais abrasivos como óxido de alumínio, carboneto de silício, carboneto de boro, quando misturados com água, formam uma pasta abrasiva. A proporção de água está entre 20-60%.

Pistola de abrasão

A pistola de abrasão fornece a mistura de partículas de abrasão e água entre o Sonotrode e a peça de trabalho a uma pressão controlada.

Princípio de funcionamento do processo de usinagem ultrassônica

A usinagem ultrassônica remove o material da peça devido à magnetostrição. O que isso significa é que qualquer material magnético muda de tamanho e forma quando está sob magnetização.

A unidade de controle/unidade de potência fornece corrente alternada ao transdutor em alta frequência. O transdutor converte essa energia elétrica em vibração mecânica.

O transdutor, por sua vez, vibra o sonotrodo em alta frequência e baixa amplitude. A frequência varia de 20 a 30 kHz e a amplitude varia de 0,01 a 0,06 mm.

Quando o sonotrodo vibra e pressiona contra a peça de trabalho, a pasta abrasiva flui entre o sonotrodo e a peça de trabalho. O impacto da vibração do sonotrodo e o atrito entre as partículas abrasivas e as lascas da superfície da peça de trabalho afastam as partículas de metal desejadas da superfície de trabalho.

O tempo de usinagem depende puramente de quão dura e resistente é a peça de trabalho, qual é o tamanho das partículas abrasivas, a amplitude da vibração do sonotrodo e a proporção de água na pasta abrasiva. A suavidade e precisão na usinagem ultrassônica dependem da dureza e tenacidade do material. Os metais mais macios oferecem uma usinagem muito suave e precisa, enquanto os metais duros e quebradiços formam superfícies ásperas.

Tipos de usinagem ultrassônica

Existem dois tipos de processo de usinagem ultrassônica.

• Usinagem Ultrassônica Rotativa
• Usinagem ultrassônica assistida por produtos químicos

Usinagem Ultrassônica Rotativa

Na usinagem ultrassônica rotativa, a ferramenta oscila ao longo da linha central vertical. Nenhuma pasta abrasiva é usada neste processo. Em vez disso, o diamante é impregnado na ponta da ferramenta que tritura até a peça de trabalho. Este processo é adequado para usinagem de cerâmica, quartzo, etc. A usinagem ultrassônica rotativa também pode criar furos profundos, pois não há pasta abrasiva que precise atingir o final do furo.

Usinagem ultrassônica assistida por produtos químicos

A usinagem ultrassônica assistida por produtos químicos é semelhante à usinagem ultrassônica tradicional, mas usa um produto químico como ácido fluorídrico em vez de água para formar a pasta abrasiva. Isso ajuda na taxa de remoção de material mais rápida e melhor acabamento em comparação com o processo de usinagem ultrassônica tradicional.

Aplicação de Usinagem Ultrassônica

• Usinagem de materiais frágeis e mais duros.
• Usinagem de peças onde a precisão é importante
• Perfil de furos e ranhuras
• Usinagem de vidros e cerâmica.
• Peças eletromecânicas onde a usinagem pequena e complexa é importante.
• Gravação e rosqueamento
• Corte e brochamento de materiais duros

Vantagens da usinagem ultrassônica

• Pode ser usado para usinagem de materiais duros e quebradiços
• Pode ser usado para qualquer forma pequena e complexa
• Pode facilmente usinar vidro sem quebrá-lo
• Durante a usinagem, a usinagem ultrassônica não altera as propriedades físicas dos metais.
• Maior precisão e exatidão podem ser obtidas a um custo relativamente menor
• Sem distorção na geometria da peça, pois não há geração de calor.
• Adequado para metais condutores e não condutores
• Não é necessário um técnico qualificado.
• Capaz de produzir peças de tolerância precisa

Desvantagens da usinagem ultrassônica

• O valor de dureza do metal precisa ser no mínimo 45 HRC para usinagem ultrassônica.
• A taxa de produção é muito lenta. Não é adequado para produção em massa
• A baixa taxa de remoção de material
• A alta taxa de desgaste do sonotrodo.
• Dificuldade de usinar furos profundos, pois as partículas abrasivas não podem nem chegar ao extremo do furo.
• A usinagem ultrassônica é limitada à usinagem de pequenos furos e cortes.

Conclusão:Usinagem Ultrassônica

É tudo o que temos neste artigo. Espero que você tenha a ideia básica do processo de usinagem ultrassônica, como funciona o processo de usinagem ultrassônica e suas vantagens e desvantagens. Se você ainda tiver alguma dúvida sobre usinagem ultrassônica, é sempre bem-vindo para escrever suas perguntas na seção de comentários, e ficarei feliz em ajudar.

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• Processo de usinagem a jato abrasivo
• Processo de usinagem a laser

Perguntas frequentes (FAQ) sobre usinagem ultrassônica

Que movimento a máquina-ferramenta ultrassônica usa para remover materiais?

Movimento Oscilante

Qual ​​é a faixa de frequência de oscilação da ferramenta na usinagem ultrassônica

18-20kHz

Qual ​​é o material mais macio na usinagem ultrassônica? Ferramenta ou peça de trabalho?

A ferramenta é mais macia que a peça de trabalho na usinagem ultrassônica.

Existe algum calor gerado durante a usinagem em usinagem ultrassônica?

Nenhum calor é gerado durante a usinagem ultrassônica