GILDEMEISTER公司推出了高效加工易碎材料的革新方法——超聲波技術(shù)。這些易碎材料包括陶瓷、玻璃、鎢鉻鈷合金、硅、石墨、復(fù)合材料和寶石等

    高速切削與傳統(tǒng)加工方式的區(qū)別

    市場對于強應(yīng)力部件的需求一直在增長，這在醫(yī)學(xué)技術(shù)和光學(xué)工業(yè)以及汽車工業(yè)和許多其他行業(yè)都是如此。這些需求由于使用“先進材料”已逐步得到滿足。這些材料雖然有優(yōu)秀的性能（如重量輕、抗腐蝕、耐高溫和耐磨損等），但是用傳統(tǒng)方法加工的話，比如用鉆石刀具在磨床上加工，那么所需花費也是很大的。其原因就是這些材料又硬又脆。

    這些難度的挑戰(zhàn)使超聲波技術(shù)成為當今加工技術(shù)上的一個量子飛躍。此超聲波技術(shù)是由德國洪呂克地區(qū)Stlpshauscn的Herman Sauer公司開發(fā)的。此發(fā)明是該公司30多年革新加工技術(shù)經(jīng)驗的結(jié)晶。自從GILDEMEISTER公司獲得了該高科技開發(fā)商的控股權(quán)以來，此廠已成為歐洲最大的金屬切削機床制造廠商中的第10個供應(yīng)商。

    之所以起名為“超聲波”，是由于金屬切削工藝是靠超聲波技術(shù)支持的，銑、鏜、磨的刀具頭上鑲有工業(yè)鉆石，以20kHz的頻率，或每秒20000次“打”入工件里，即使是最硬的材料也可以很低的接觸力和很高的進給功率來進行加工。

   傳統(tǒng)的易碎材料加工方法十分麻 煩，因為有許多耗時的步驟必須進行， 成本也特高，因為刀具和材料的磨損都十分可觀。而超聲波加工可以直接達到指標，在工藝上還有以下令人信服的優(yōu)越性。比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)效率提高5倍；表面粗糙度Ra＜0.2um；因為有智能控制算法ADR和 ACC，即使是達0.3mm直徑的精密鉆孔也能保證過程安全；工件和刀具均得到保護，因為接觸力和熱應(yīng)力都�。汇@石刀具會自我銳化，保證了在低接觸力之下的高切削率；機械使用壽命長。

    超聲波工藝是從高頻電信號轉(zhuǎn)變成機械運動開始，然后增壓器放大振蕩幅度，鉆石刀具以額定頻率為20kHz即每秒 20000次的脈動方式伸縮，在伸出或振幅的最高點，附在刀具上的多個鉆石核與工件的表面碰撞，于是材料就變成極小的顆粒。 

    與此同時，刀具也在旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速在3000～4000r/min之間，主要是使工件達到圓滑的效果，同時也把多余的材料顆粒從工作區(qū)清除掉。最后它們很容易用水從工作區(qū)沖走。根據(jù)所選擇的不同工藝，在磨削過程中可以進行淹沒式?jīng)_洗，而在銑削和鉆削過程中則通過軸分別進行沖洗和冷卻。

    決定工藝過程效率和質(zhì)量的因素不僅有振幅和受控變量，而且還有鑲鉆石核的刀具。這對于鉆石分裂器的硬度及核的尺寸，尤其是對于按照超聲波工藝來校準的刀具架及切削材料的化學(xué)機械連接來說，的確是如此。當然，正如整個超聲波軸一樣，粘合材料也在過程中伸縮，因而此材料的選擇有講究，在伸出的最高點，鉆石核繼續(xù)保持強力粘附在刀具上；另一方面，還需要有一定的柔性以便核在與工件接觸時不會脫落，而只有在大范圍里的核頭裂開。通過這種分裂，刀刃數(shù)得以增加，于是鉆石刀具便在運行過程中實現(xiàn)了自我銳化，從而使高切削率在機器的整個使用壽命中基本保持不變。

    超聲波工藝鏈中另一個重要元件是專門設(shè)計的刀具架。其錐形螺紋提供了一個剛性連接與壓力裝配的完美結(jié)合，保證了從軸到刀具的振蕩傳遞。軸有類似于單向節(jié)流閥的特殊結(jié)構(gòu)，可保證不會有軸向的振蕩返回來沖擊到軸承并進入到機器。

    然而，超聲波技術(shù)不斷取得成功的關(guān)鍵因素，并非只是提高了生產(chǎn)效率、被加工工件的精度和質(zhì)量。或許它被潛在用戶接受的更重要的原因，可以在以下兩個因素里找到：安全、產(chǎn)品可復(fù)制，換句話說，超聲波在實際工作環(huán)境下的能力。為此，CNC控制超聲波機器的方式多種多樣，智能控制算法通過流程監(jiān)控及調(diào)整加工過程的操作和控制變量，例如振幅、進給量和轉(zhuǎn)速，可保證運行平穩(wěn)。偏離變量的情況可以立即發(fā)現(xiàn)，所以刀具碰壞的情況幾乎不會發(fā)生。這一點已經(jīng)在超聲波機每天三班倒頻繁運行的多年實踐中得到了證明。

    超聲波機使用ADR和ACC兩種過程控制方式。ADR是德文Adaptivregelung的縮寫，意為自適應(yīng)控制。其控制功能通過監(jiān)控刀具來進行，所以這種方法保證的是最佳進刀量。與引導(dǎo)刀具的ADR相反，ACC是聲學(xué)控制，監(jiān)控加工過程中工件發(fā)出的聲學(xué)信號。ACC主要用于對表面質(zhì)量要求極高的情況。

    ADR和ACC都連續(xù)不斷地檢測物理參數(shù)。平心而論，使用這些智能控制算法也離不開運氣和實驗觀察。ADR和ACC也可以結(jié)合起來使用，這樣可以保證靈活加工以取得最佳效果。例如，加工一開始，靠ADR可以使進刀量為最小。在最后拋光表面時，控制方式自動切換到ACC聲學(xué)控制。

    DMS超聲波機系列產(chǎn)品有兩種規(guī)格，X方向分別為350mm和500mm。DECKEL MAHO以基本配置把這兩種機器送到Sauer，在那里給它們配備新開發(fā)的超聲波元件，如超聲波主軸、超聲波發(fā)生器、振蕩敏感器及鉆石刀具。除了DMS超聲波系列的標準供貨方式之外，還有另外的補充備用品專為特殊應(yīng)用場合例如微切削加工而提供。