¿Qué es el mecanizado compuesto ultrasónico?

El mecanizado compuesto se refiere a la combinación de dos o más tipos diferentes de energía al mismo tiempo en el sitio de procesamiento para procesar los materiales de la pieza de trabajo. Si uno de los métodos de procesamiento es el procesamiento ultrasónico, se llama procesamiento ultrasónico compuesto. En la actualidad, los más utilizados son el EDM ultrasónico y el mecanizado electroquímico ultrasónico.

1. Mecanizado compuesto por ultrasonido-EDM

电极 和 工件 接入 直流 (脉冲) 电压, 以 一定 微 压力 接触, 之间 加入 含 微细 磨粒 的 具有 绝缘 性能 的 工作 介质 (如: 无水 乙醇), 工具 电极 引入 超声 频 振动, 将 产生 脉冲 性火花 放电。 电极 与 工件 间 存在 最小 间隙 △ min, 约为 单个 磨粒 直径, 由于 最小 间隙 的 作用, 可 有效 避免 放电 短路。 当 电极 与 工件 之间 的 间隙 小于 △ max 时, 产生 微细 电火花 放电加工。 在 火花 放电 的 间隙, 超声 的 空 化 和 泵 吸 作用, 可 有效 、 及时 去除 电 蚀 物, 加速 工作 液 循环, 改善 间隙 放电 条件, 从而 有效 避免 电弧 放电, 提高 有效 脉冲 比例, 改善 加工 精度和 表面 质量。 此 工艺 适用 于 硬 韧 金属 材料 微 结构 加工。 采用 高频 脉冲 电源, 放电 频率 下降, 超声 作用 效果 更 明显, 更有 利于 提高 加工 精度 与 表面 质量, 但 效率 有所 下降。

El electrodo y la pieza de trabajo están conectados al voltaje de CC (pulso), contactados con una cierta micropresión, y el medio de trabajo aislante (por ejemplo, etanol absoluto) que contiene partículas micro abrasivas se agrega entre ellos. El electrodo de la herramienta vibra mediante frecuencia ultrasónica, que generará una descarga de chispa pulsada. Hay un espacio mínimo △ min entre el electrodo y la pieza de trabajo, que es aproximadamente del diámetro de una sola partícula abrasiva. Debido a la función del espacio mínimo, la descarga de cortocircuito se puede evitar de manera efectiva. Cuando el espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo es menor que Delta △ max, se produce micro-EDM. En la brecha de la descarga de chispas, la cavitación ultrasónica y el bombeo pueden eliminar de manera efectiva y oportuna el electrolito, acelerar la circulación del fluido de trabajo y mejorar la condición de la descarga de la brecha, para evitar efectivamente la descarga del arco, mejorar la relación efectiva del pulso, mejorar la precisión del procesamiento y la superficie calidad. Este proceso es adecuado para el procesamiento de microestructura de materiales metálicos duros y duros. Al usar una fuente de alimentación de pulsos de alta frecuencia, la frecuencia de descarga disminuye y el efecto de los ultrasonidos es más obvio, lo que es más propicio para mejorar la precisión del procesamiento y la calidad de la superficie, pero la eficiencia disminuye.

2. Mecanizado de compuestos por electrólisis ultrasónica

超声 电解 复合 微细 加工 原理, 加工 过程 中, 采用 低 电压 (1 ～ 5 V) 、 低 浓度 钝化 电解液 (如 5% NaNO3 水溶液), 由于 微 电流 电解 作用, 在 工件 表面 会 产生 厚度 极薄 、强度 远 低于 基 体 材料 的 电解 钝化 膜, 它 可 阻止 低 电流 密度 电解 作用。

Electrólisis ultrasónica combinada con el principio de microfabricación. Bajo voltaje (1-5 V), electrolito de pasivación de baja concentración (como solución acuosa de NaNO3 al 5%), debido a la electrólisis por microcorriente, se puede producir una película de pasivación electrolítica con un espesor muy delgado y una resistencia mucho menor en la superficie de la pieza de trabajo, lo que puede evitar electrólisis de baja densidad de corriente. Una especie de

引入 超声 频 振动 、 脉冲 电流 后, 磨粒 的 冲击 刮擦 、 高频 振动 冲击波 及 “负压 空 化” 作用 能 有效 消除 钝化 膜, 并 及时 排除 间隙 区 的 电解 产物, 改善 及 加强 电解 作用,使 加工 过程 得以 持续。

Después de introducir la vibración de frecuencia ultrasónica y la corriente de pulso, el raspado de impacto, la onda de choque de vibración de alta frecuencia y la cavitación de presión negativa de las partículas abrasivas pueden eliminar efectivamente la película pasiva, eliminar los productos electrolíticos en el área de separación a tiempo, mejorar y fortalecer la electrólisis, y hacer el proceso de procesamiento sostenible.

Investigación sobre la aplicación de la tecnología de mecanizado compuesto por ultrasonidos

1. Procesamiento de agujeros pequeños y profundos

， ， 在 相同 的 要求 及 加工 条件 下 ， 加工 孔 比 加工 轴 要 复杂 得多。 一般来说 ， 孔 加工 工具 的 长度 总是 大于 孔 的 直径 ， 在 切削力 的 作用 下 易 产生 变形 ， 从而 影响 加工质量 和 加工 效率。 特别 是 对 难 加工 材料 的 深孔 钻削 来说 ， 会 出现 很多 问题。 例如 ， 切削 液 很难 进入 切削 区 ， 造成 切削 温度 高 ； 刀刃 磨损 快 ， 产生 积 屑 瘤 ， 使 排屑 困难 ， 切削力 增大 等。 其 结果 是 加工 效率 、 精度 降低 ， 表面 粗糙度 值 增加 ， 工具 寿命 短。 采用 超声 加工 则可 有效 解决 上述 问题。

Como todos sabemos, bajo los mismos requisitos y condiciones de procesamiento, el agujero de procesamiento es mucho más complejo que el eje de procesamiento. En términos generales, la longitud de la herramienta de procesamiento de agujeros es siempre mayor que el diámetro del agujero, que es propenso a la deformación bajo la acción de la fuerza de corte, lo que afecta la calidad y la eficiencia del procesamiento. Especialmente para la perforación profunda de materiales difíciles de mecanizar, habrá muchos problemas. Por ejemplo, es difícil que el fluido de corte ingrese a la zona de corte, lo que resulta en una temperatura de corte alta; el filo se desgasta rápidamente, lo que resulta en tumores de acumulación de viruta, lo que dificulta la extracción de viruta, aumenta la fuerza de corte, etc. Como resultado, la eficiencia y precisión del procesamiento se reducen, el valor de rugosidad de la superficie aumenta y la vida útil de la herramienta es corta. El procesamiento ultrasónico puede resolver eficazmente los problemas anteriores.

Se desarrolló un nuevo dispositivo EDM de 4 ejes que combina ultrasonido y EDM al introducir la vibración ultrasónica en el EDM de precisión de los agujeros profundos de aleación de Ti. Se estudió el efecto de la vibración ultrasónica en el proceso EDM. Los resultados experimentales muestran que el dispositivo puede procesar agujeros profundos con una relación de diámetro de profundidad de <0.2 mm y <15 en aleación de Ti.

2. Rectificado y pulido de troquel de dibujo y troquel de cavidad

聚晶 金刚石 拉丝 模 超声 研磨 抛光 技术 在 国内外 已 获得 广泛 应用 ， 新 的 超声 研磨 抛光 方法 和 设备 已 出现。 北京市 电 加工 研究所 提出 的 “超硬 工具 材料 电火花 超声波 复合 抛光 方法” ， 其特点 是 ： 采用 超声 频 信号 调制 高频 电火花 脉冲 电源 与 超声 加工 复合 进行 聚晶 金刚石 拉丝 模 研磨 抛光。 该 技术 已 获得 国家 专利 ， 并 在 生产 中 获得 应用。

La tecnología de pulido ultrasónico de troqueles de dibujo de diamante policristalinos se ha utilizado ampliamente en el hogar y en el extranjero, y han surgido nuevos métodos y equipos de pulido ultrasónico. El Instituto de Mecanizado Eléctrico de Beijing (BEM) ha presentado el método de pulido compuesto por ultrasonidos EDM para materiales de herramientas superduros, que se caracteriza por la combinación de la fuente de alimentación de impulsos EDM de alta frecuencia de modulación de señal de frecuencia ultrasónica y el mecanizado ultrasónico para el rectificado y pulido de policristalinos muere dibujo de diamantes. La tecnología ha sido patentada y aplicada en producción.

3. Mecanizado ultrasónico de materiales difíciles de mecanizar

金属 和 非金属 硬脆 材料 的 使用 越来越 广泛 ， 尤其 是 陶瓷 材料 ， 具有 高 硬度 、 耐 磨损 、 耐高温 、 化学 稳定性 好 、 不易 氧化 、 腐蚀 等 优点。 然而 ， 由于 工程 陶瓷 等 难 加工材料 具有 极高 的 硬度 和 脆性 ， 其 成形 加工 十分 困难 ， 特别 是 成形 孔 的 加工 尤为 困难 ， 严重 阻碍 了 应用 推广。

Los materiales metálicos y no metálicos duros y quebradizos se usan cada vez más, especialmente la cerámica, que tiene las ventajas de alta dureza, resistencia al desgaste, resistencia a altas temperaturas, buena estabilidad química, resistencia a la oxidación y a la no oxidación. Sin embargo, debido a la extremadamente alta dureza y fragilidad de los materiales difíciles de mecanizar, como la cerámica de ingeniería, es muy difícil de formar, especialmente el procesamiento de agujeros de formación, lo que dificulta seriamente la aplicación y promoción. Una especie de

， ， 将 超声 振动 引入 普通 聚晶 金刚石 (PCD) 的 研磨 加工 ， 显 著 地 提高 了 研磨 效率 ， 并 在 分析 PCD 材料 的 微观 结构 和 去除 机理 的 基础 上 ， 对 PCD 超声 振动 研磨 机

Sin embargo, la introducción de vibración ultrasónica en el pulido del diamante policristalino ordinario (PCD) mejora significativamente la eficiencia del pulido. Basado en el análisis de la microestructura y el mecanismo de eliminación de materiales PCD, se desarrolla la máquina de lapeado por vibración ultrasónica PCD.