超声波加工硬脆材料及其应用效果

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超声加工系列专用装备

针对ELID镜面磨削加工过程中,加工效率低、磨粒磨耗与磨屑粘附不能及时去除易造成表面划伤等问题,研制了超声ELID复合高效镜面磨削装备;基于专用超精密车床、车削中心、车铣复合中心、加工中心等研制的空间椭圆超声振动车削装备,已实现系列化和模块化;针对难加工材料孔加工过程中排屑难、表面质量低等问题,提出了一种高低频复合振动钻削新工艺,研制了高低频复合振动的钻削装备;针对提高高性能齿轮的抗疲劳问题,研制了单点式齿根超声振动强化装备和对滚式齿面超声振动强化装备;针对航空航天难加工材料及3C行业,研发了通用BT、ISO、SK及HSK刀柄系列。针对3D打印及高温环境,研制了耐高温超声刀柄系列。针对蜂窝复合材料、软体材料、太阳能基体材料等,研制了超声切割刀具系列。针对复杂型腔结构零件,研制了超声异形刀具系列。所研制的超声系列装备能连续工作48小时以上,声学系统温升小于60℃,振幅1~10μm范围内可控可调。加工效率较传统技术提高3倍以上,切削力减少40~45%,刀具寿命提高200%,零件使役性能提高50%以上。

加工案例

1、加工效果:以加工7075铝合金材料为例:与普通加工相比,效率提高2~4倍,刀具寿命提高8~16倍,表面粗糙度可达2nm,切削力降低到1/15~1/30,温度降1/2,表面刀痕及黏结现象降低。

2、难加工材料在超声椭圆振动切削加工条件下的切削特性:采用超声椭圆振动加工技术,对高体分金属基复合材料等难加工材料进行加工研究,材料去除率提高2~4倍,效率提高2~4倍,刀具寿命提高8~16倍,表面粗糙度达到2nm,切削力降低到1/15~1/30,温度降1/2,表面刀痕及黏结现象降低。该项指标国内领先。

3、金属中心以目前最夯的智慧型手机或平板电脑的玻璃触控萤幕加工为例指出,藉由超音波振动辅助切削,可提高原有产能5倍以上。由于超声波刀柄高频振动能帮助切屑排除,使削温度降低、降低切削摩擦系数,延长刀具寿命10倍以上,可节省使用者的切削成本与时间,产品竞争力大幅提升。

4、另以切削蓝宝石为例,传统加工转速需要6万转,用超声波刀柄加工仅需要转速1万转,即可达到高精度且耐用的加工品质,这项技术使加工速度增快,制程更缩短一半的时间,产能效率相对提高,刀具寿命可延长三倍,应用超音波技术加工效益之大,可收事半功倍之效。

2021年8月10日 15:46
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