Was ist eine Ultraschall-Bearbeitungsmaschine?
Ultaschall-Bearbeitungsmaschinen sind Geräte, die mit Hilfe von Ultraschallwellen Schneide- und Polierarbeiten durchführen.
Bei der Bearbeitung mit Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen wird Schneidöl oder eine Aufschlämmung von Schleifkörnern zwischen Werkzeug und Werkstück eingebracht, was allmählich zum Sprödbruch der Werkstückoberfläche und zum Abtrag des Materials führt. Sie ist in der Lage, dreidimensionale Formen auf harten und spröden Werkstoffen zu bearbeiten, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Bearbeitung auch dann möglich ist, wenn das Material nicht leitfähig ist.
Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen bestehen aus einem Ultraschallschwingungswandler, einem Oszillator, der den Wandler antreibt, und einer Klinge. Der Wandler ist ein Element, das in der Lage ist, Hochfrequenzleistung in Ultraschallschwingungen umzuwandeln, und an der Kontaktstelle zwischen Werkzeug und Werkstück werden Hochfrequenzschwingungen erzeugt. Die Hochfrequenzschwingungen erzeugen in dem Moment, in dem das Werkzeug das Werkstück berührt, eine hohe Energie, so dass das Material bearbeitet werden kann.
Sie sind in der Metall- und Keramikbearbeitung weit verbreitet und eignen sich auch, wenn eine hochpräzise Bearbeitung erforderlich ist. Sie können auch nichtleitende Werkstoffe bearbeiten, was sie für die Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden und teuren Werkstoffen interessant macht.
Anwendungen von Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen
Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen sind leistungsstark bei der Bearbeitung von spröden und schwer zerspanbaren Materialien und werden zum Schneiden von Keramik und Kohlenstofffasern, zur Bearbeitung von Quarzglas und zum Polieren von Formen eingesetzt. Sie werden auch als Ultraschallschneidemaschinen für Lebensmittel zum Schneiden von Brot, Kuchen und Pizza vermarktet, da die Ultraschallschwingungen ein feines Schneiden ermöglichen. Die Ultraschallschwingungen verringern den Reibungswiderstand zwischen der Klinge und dem Lebensmittel, was zu einer sauberen Schnittfläche führt.
Eine weitere Anwendung findet sich im medizinischen Bereich. Ultraschall wird beim Schneiden und Ziehen von Knochen und Zähnen sowie bei der Kataraktchirurgie eingesetzt. Ultraschallschwingungen haben auch eine gewebe- und zellzerstörende Wirkung und werden bei der Krebsbehandlung und Fettabsaugung eingesetzt.
In der Lebensmittelverarbeitung werden Ultraschallschwingungen zum Emulgieren, Dispergieren, Extrahieren und Sterilisieren eingesetzt, und bei der Herstellung von Molkereiprodukten, Gewürzen, Säften und Spirituosen ist Ultraschall eine unverzichtbare Technologie.
Funktionsweise der Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen
Die Funktionsweise der Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen besteht darin, den Schneidewiderstand durch Ultraschallschwingungen zu verringern, was zu hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten und hochpräzisen Schnitten führt. Durch die Beaufschlagung der Schneide mit Ultraschallschwingungen wird der Reibungswiderstand verringert, was die Bearbeitung von harten und mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden schwer zu bearbeitenden Materialien ermöglicht.
Bei der Ultraschallbearbeitung gibt es zwei Verfahren, die Spindelbearbeitung und die Abrasivbearbeitung, die auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen. Bei der Spindelbearbeitung werden Ultraschallschwingungen auf die Bearbeitungsvorrichtung übertragen und die Vorrichtung wird während der Bearbeitung gedreht. Bei der Schleifkornbearbeitung werden Schleifkörner in die mit Ultraschall schwingende Bearbeitungsvorrichtung geschüttet und in kleinen Mengen gemahlen.
Der Oszillator ist ein Gerät, das elektrische Energie in Ultraschallschwingungen umwandelt, und zeichnet sich auch dadurch aus, dass er mit einer elektronischen Schaltung ausgestattet ist, die die Betriebsfrequenz des Wandlers auf die optimale Frequenz einstellt, da diese je nach Messer und Schleifscheibe variiert. Der Schwinger besteht aus einem BL-Schwinger, der Ultraschallschwingungen erzeugt, einem festen Horn, das die Amplitude erhöht, und einem Messer, das die Schwingungen überträgt. Die Klingen können je nach Anwendung auf unterschiedliche Weise eingesetzt werden.
Arten von Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen
Es gibt drei Haupttypen von Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen: Maschinen für die Ultraschallbearbeitung mit Messern, Maschinen für die Ultraschallbearbeitung zum Schleifen und Polieren und Maschinen für die Ultraschallbearbeitung zum Schweißen.
1. Maschinen für die Ultraschallbearbeitung mit Schneidwerkzeugen
Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen mit Schneidwerkzeugen schneiden Materialien durch die Anwendung von Ultraschallschwingungen auf eine Klinge. Sie werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, z. B. in der Lebensmittelverarbeitung, beim Schneiden von Kunststoffen und bei der Bearbeitung von medizinischen Geräten. Die Ultraschallschwingungen bewirken eine geringe Verschweißung oder thermische Verformung des Materials und ermöglichen so ein sehr genaues Schneiden.
2. Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen zum Schleifen und Polieren
Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen schleifen und polieren Materialoberflächen, indem eine Schleifscheibe rotiert, während die Schleifkörner mit Ultraschall in Schwingungen versetzt werden. Durch die Vibration der Schleifkörner in winzigen Schritten wird die Effizienz des Schleifens und Polierens erhöht und die Oberflächenrauhigkeit verringert. Es wird zum Präzisionsschleifen und -polieren bei der Metall- und Keramikbearbeitung eingesetzt.
3. Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen zum Schweißen
Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen nutzen Ultraschallschwingungen zum Schweißen von Kunststoffen und Metallen. Da kein Klebstoff verwendet wird, ist die Umweltbelastung gering, und es kann eine höhere Festigkeit als mit Klebstoffen erreicht werden. Sie werden bei der Montage von Automobil- und Elektronikkomponenten eingesetzt.