超音波加工とは？

超音波加工は、直接的な工具接触ではなく、研磨液を使用した研削方法です。 ほとんどの研削プロセスでは、材料を削り取るために、ワークツールがワークピースと直接接触します。 超音波加工では、研磨材で満たされた液体が加工物上を流れ、加工ツールが研磨材に対して振動します。 研磨材はワークピースに影響を与え、材料を除去します。 工具はワークピースに直接接触しないため、超音波加工で使用される圧力と工具材料は、一般的な加工技術で使用されるものと非常に異なることがよくあります。

超音波加工プロセスの鍵は、研磨液です。 スラリーと呼ばれるこの材料は、自由流動性液体と1種類以上の固体研磨剤の混合物です。 スラリーの液体部分は一般に水です。 一部のジョブでは、ベンゼン、グリセロール、またはオイルを代わりに使用できますが、液体の粘度を上げるとプロセスが遅くなることがよくあります。

超音波加工スラリーに使用される研磨剤は、機械加工された材料よりも硬い必要があるため、広範囲の研磨剤が一般的です。 基本的な研磨剤は、多くの場合、その硬度と低コストのために、炭化ケイ素または炭化ホウ素です。 ダイヤモンドダストは、最も硬い材料の加工に使用される場合があります。

超音波加工で使用される作業ツールは、標準プロセスで使用されるものとは異なります。 このツールは、多くの場合、可塑性の高い柔らかい素材で作られています。 これにより、研磨剤が工具に衝撃を与えることができますが、加工された材料のように損傷することはありません。 これらのツールは、多くの場合、標準の機械加工ジョブにはあまりにも柔らかすぎます。 ワークピースに触れるとすぐに変形します。

部品を超音波で加工するプロセスは、通常のプロセスと似ていますが、実際にはまったく異なります。 スラリーは作業領域上を流れ、ワークピースと作業ツール間の接続を作成します。 ツールが振動し、研磨剤が部品とツールの間で前後にバウンドします。 工具が変形するため、研磨剤の衝撃を吸収し、ワークピースに小さな亀裂が発生します。 ひびは最終的に、ワークピースの機械加工された領域がワークツールの形状と一致するまで、小さなピースを破壊します。

超音波加工を使用する最も一般的な理由は、ワークピースが非常に脆い場合です。 脆い物質では、標準的な機械加工により、材料が割れたり壊れたりします。 これは一般に、最終製品を台無しにします。 超音波加工では、物質から物質を遠ざけるために、数千の小さな衝撃と非常に小さな圧力を使用します。 これは、非常に脆い材料であっても、ほとんど壊れることはありません。