پیشرفت‌های ماشین‌کاری فراصوتی در پردازش آلیاژهای سخت

در قلمرو تولید دقیق، مواد خاص چالش‌های بزرگی را برای مهندسان ایجاد می‌کنند. کاربید تنگستن، همچنین به عنوان کاربید سیمانی شناخته می شود، به عنوان یکی از این "مهره های سخت شکسته" برجسته می شود. این آلیاژ متشکل از تنگستن و کاربیدها به دلیل سختی استثنایی، مقاومت در برابر سایش و پایداری حرارتی برای ابزارهای برش و اجزای مقاوم در برابر سایش ضروری شده است. با این حال، همین ویژگی‌ها مشکلات قابل‌توجهی در ماشین‌کاری ایجاد می‌کنند، جایی که روش‌های معمولی ناکافی هستند در حالی که تکنیک‌های تخصصی با ناکارآمدی و سایش سریع ابزار مبارزه می‌کنند.

خواص استثنایی کاربید تنگستن - 2-3 برابر سخت تر از فولاد با درجه سختی Mohs 8.5-9 - باعث برتری آن نسبت به اکثر مواد فلزی می شود. پایداری شیمیایی آن حتی در دماهای بالا و شرایط سخت بی‌خطر باقی می‌ماند، و آن را برای برش ابزارها و قطعات با سایش بالا در فلزکاری، معدن، شکل‌دهی فلز و کاربردهای تیغه اره ایده‌آل می‌کند.

با این حال، این سختی شدید چالش‌های ماشین‌کاری بی‌سابقه‌ای را ایجاد می‌کند. روشهای سنتی تراشکاری، فرزکاری و حفاری ناکارآمد هستند. در حالی که می توان از الماس پلی کریستالی (PCD)، نیترید بور مکعبی (CBN) یا ابزارهای سرامیکی استفاده کرد، آنها سایش سریع و از دست دادن سریع وضوح را تجربه می کنند.

روش های فعلی ماشینکاری اولیه شامل آسیاب چرخ الماس یا ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) است. در حالی که این رویکردها کاربردی هستند، مشکلات متعددی را در دستیابی به نتایج با کیفیت ارائه می کنند.

موانع ماشینکاری در سه حوزه مهم ظاهر می شوند:

• کیفیت و طول عمر ابزار:سختی فوق العاده مواد همراه با شکنندگی است که منجر به بریدگی، ترک خوردن و تخریب سریع ابزار می شود. روش‌های مرسوم برای حفظ کیفیت تلاش می‌کنند در حالی که ابزارهای تخصصی بیش از حد فرسوده می‌شوند.
• محدودیت های بهره وری:ترکیب چگالی بالا، سختی و شکنندگی نیاز به کنترل دقیق ارتعاش و نیروهای برش دارد. کنترل ناکافی منجر به ایجاد ریزترک ها و تکه تکه شدن می شود که این فرآیند را برای تولید کنندگان وقت گیر و خسته کننده می کند.

پیشرفت‌های اخیر در فناوری ماشین‌کاری اولتراسونیک راه‌حل‌های امیدوارکننده‌ای را برای این چالش‌های مداوم ارائه می‌دهد. این تکنیک نوآورانه ارتعاش فرکانس بالا (بیش از 20000 میکرو ارتعاش در ثانیه) را بر روی فرآیندهای ماشینکاری معمولی قرار می دهد و ارتعاشات طولی ابزار را در طول چرخش ایجاد می کند.

مزایای این مکانیزم میکرو ارتعاش عبارتند از:

• کاهش نیروهای برش:اصطکاک کمتر بین ابزار و قطعه کار، نرخ تغذیه بالاتر را در عین بهبود کیفیت سطح و افزایش عمر ابزار ممکن می‌سازد.
• بهبود تخلیه تراشه:ارتعاشات فرکانس بالا شکستگی تراشه را تقویت کرده و از درهم تنیدگی جلوگیری می کند و کیفیت و کارایی را افزایش می دهد.

مورد 1: سنگ زنی آینه پایان
یک سازنده کیفیت سطح نوری (Ra < 0.002μm) را روی یک قطعه کار کاربید تنگستن 20x20mm با استفاده از نگهدارنده ابزار اولتراسونیک HSKE40 با اتوماسیون CTS، ATC و CNC یکپارچه به دست آورد. فرآیند تک ابزاری همه چیز را از خشن کردن تا تکمیل آینه نهایی تکمیل کرد و برای قالب‌های دقیق، پانچ‌ها و اجزای شیر فشار بالا بسیار ارزشمند بود.

مورد 2: ماشینکاری با نخ
عملیات دیگری، رزوه‌های M10x1.5P را ماشین‌کاری کرد و با استفاده از نگهدارنده اولتراسونیک HSKA63، سنگ‌زنی شکل H را روی یک قطعه کار 50x70x10 میلی‌متری انجام داد. زمان تکمیل 5 ساعته نشان‌دهنده کاهش 60 درصدی در مقایسه با روش‌های سنتی EDM بود، در حالی که به پایان سطح برتر رسید (Ra <0.1μm از >0.8μm).

سازگاری ابزار:سیستم‌های اولتراسونیک به‌طور خودکار ابزارها را برای فرکانس‌های تشدید (معمولاً 20 تا 32 کیلوهرتز) اسکن می‌کنند و می‌توانند با الزامات ابزار خاص سازگار شوند، با اکثر ابزارهای استاندارد پس از تأیید اعتبار گسترده سازگار هستند.

بهینه سازی پارامتر:این فناوری شامل پشتیبانی جامع برای تعیین نرخ و دامنه بهینه خوراک است که تضمین می کند کاربران حداکثر بهره را از سیستم می برند.

برای سازندگانی که با چالش‌های ماشین‌کاری کاربید تنگستن مواجه هستند، فناوری اولتراسونیک نشان‌دهنده پیشرفت قابل‌توجهی است که کارایی، کیفیت و طول عمر ابزار را در مقایسه با روش‌های معمولی بهبود می‌بخشد.