เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงพัฒนาการประมวลผลโลหะผสมแข็ง

ในขอบเขตของการผลิตที่มีความแม่นยำ วัสดุบางชนิดถือเป็นความท้าทายที่น่ากลัวสำหรับวิศวกร ทังสเตนคาร์ไบด์หรือที่รู้จักกันในชื่อซีเมนต์คาร์ไบด์ มีความโดดเด่นในฐานะ "น็อตแข็งที่จะแตก" โลหะผสมที่ประกอบด้วยทังสเตนและคาร์ไบด์นี้กลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับเครื่องมือตัดและส่วนประกอบที่ทนต่อการสึกหรอ เนื่องจากมีความแข็ง ทนทานต่อการสึกหรอ และมีเสถียรภาพทางความร้อนเป็นพิเศษ แต่คุณสมบัติเหล่านี้กลับสร้างความยากลำบากในการตัดเฉือนอย่างมาก โดยที่วิธีการแบบเดิมไม่เพียงพอ ในขณะที่เทคนิคเฉพาะทางต้องเผชิญกับความไร้ประสิทธิภาพและการสึกหรอของเครื่องมืออย่างรวดเร็ว

คุณสมบัติพิเศษของทังสเตนคาร์ไบด์ - แข็งกว่าเหล็ก 2-3 เท่าด้วยระดับความแข็ง Mohs 8.5-9 - ทำให้เหนือกว่าวัสดุโลหะส่วนใหญ่ ความเสถียรทางเคมียังคงไม่ลดลงแม้ภายใต้อุณหภูมิสูงและสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือตัดและส่วนประกอบที่มีการสึกหรอสูงในงานโลหะ เหมืองแร่ การขึ้นรูปโลหะ และการใช้งานใบเลื่อย

อย่างไรก็ตาม ความแข็งขั้นสุดนี้ทำให้เกิดความท้าทายในการตัดเฉือนที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน วิธีการกลึง การกัด และการเจาะแบบดั้งเดิมไม่ได้ผล แม้ว่าเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) คิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN) หรือเครื่องมือเซรามิกจะสามารถนำมาใช้ได้ แต่เครื่องมือเหล่านี้จะสึกหรอเร็วและสูญเสียความคมอย่างรวดเร็ว

วิธีการตัดเฉือนหลักในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการเจียรล้อเพชรหรือการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) ในขณะที่ใช้งานได้จริง แนวทางเหล่านี้นำเสนอความยากลำบากหลายประการในการบรรลุผลลัพธ์ที่มีคุณภาพ

อุปสรรคในการตัดเฉือนจะปรากฏให้เห็นในสามประเด็นสำคัญ:

• คุณภาพและอายุการใช้งานของเครื่องมือ:ความแข็งขั้นสุดของวัสดุมาพร้อมกับความเปราะ ทำให้เกิดการบิ่น การแตกร้าว และการเสื่อมสภาพของเครื่องมืออย่างรวดเร็ว วิธีการแบบเดิมๆ พยายามรักษาคุณภาพในขณะที่เครื่องมือเฉพาะทางมีการสึกหรอมากเกินไป
• ข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ:การผสมผสานระหว่างความหนาแน่น ความแข็ง และความเปราะบางสูง จำเป็นต้องมีการควบคุมการสั่นสะเทือนและแรงตัดอย่างแม่นยำ การควบคุมที่ไม่เพียงพอส่งผลให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กและการกระจายตัว ทำให้กระบวนการนี้ใช้เวลานานและน่าหงุดหงิดสำหรับผู้ผลิต

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีการตัดเฉือนอัลตราโซนิกนำเสนอโซลูชั่นที่น่าหวังสำหรับความท้าทายที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเหล่านี้ เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้วางซ้อนการสั่นสะเทือนความถี่สูง (มากกว่า 20,000 ไมโครการสั่นสะเทือนต่อวินาที) ลงบนกระบวนการตัดเฉือนแบบเดิม ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามยาวของเครื่องมือในระหว่างการหมุน

ประโยชน์ของกลไกการสั่นสะเทือนระดับไมโคร ได้แก่:

• แรงตัดลดลง:แรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือและชิ้นงานที่ลดลงทำให้อัตราการป้อนสูงขึ้น ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวและยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ
• การอพยพเศษที่ดีขึ้น:การสั่นสะเทือนความถี่สูงช่วยให้เศษแตกหักและป้องกันการพันกัน ช่วยเพิ่มทั้งคุณภาพและประสิทธิภาพ

กรณีที่ 1: การเจียรผิวกระจก
ผู้ผลิตรายหนึ่งได้รับคุณภาพพื้นผิวเกรดออพติคอล (Ra < 0.002μm) บนชิ้นงานทังสเตนคาร์ไบด์ขนาด 20x20 มม. โดยใช้ตัวจับยึดเครื่องมือ HSKE40 อัลตราโซนิกพร้อมระบบอัตโนมัติ CTS, ATC และ CNC ในตัว กระบวนการใช้เครื่องมือชิ้นเดียวทำให้ทุกอย่างเสร็จสมบูรณ์ตั้งแต่การกัดหยาบไปจนถึงการเก็บผิวละเอียดขั้นสุดท้าย ซึ่งพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำ การพันช์ และส่วนประกอบวาล์วแรงดันสูง

กรณีที่ 2: การกลึงเกลียว
การดำเนินการอื่นกลึงเกลียว M10x1.5P และทำการเจียรรูปแบบ H บนชิ้นงานขนาด 50x70x10 มม. โดยใช้ตัวจับยึดอัลตราโซนิก HSKA63 เวลาดำเนินการเสร็จสิ้น 5 ชั่วโมงแสดงถึงการลดลง 60% เมื่อเทียบกับวิธี EDM แบบดั้งเดิม ในขณะที่ได้ผิวสำเร็จที่เหนือกว่า (Ra < 0.1μm จาก >0.8μm)

ความเข้ากันได้ของเครื่องมือ:ระบบอัลตราโซนิกจะสแกนเครื่องมือโดยอัตโนมัติเพื่อหาความถี่เรโซแนนซ์ (โดยทั่วไปคือ 20-32kHz) และสามารถปรับให้เข้ากับข้อกำหนดของเครื่องมือเฉพาะได้ โดยเครื่องมือมาตรฐานส่วนใหญ่ได้รับการพิสูจน์ว่าเข้ากันได้หลังจากการตรวจสอบอย่างละเอียด

การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์:เทคโนโลยีนี้รวมการสนับสนุนที่ครอบคลุมในการกำหนดอัตราการป้อนและแอมพลิจูดที่เหมาะสมที่สุด เพื่อให้มั่นใจว่าผู้ใช้จะได้รับประโยชน์สูงสุดจากระบบ

สำหรับผู้ผลิตที่เผชิญกับความท้าทายในการตัดเฉือนทังสเตนคาร์ไบด์ เทคโนโลยีอัลตราโซนิกแสดงถึงความก้าวหน้าที่สำคัญ โดยนำเสนอประสิทธิภาพ คุณภาพ และอายุการใช้งานเครื่องมือที่ดีขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทั่วไป