Wirkmechanismus im Prozess

Auf dieser Seite wollen wir mal versuchen, den Wirkmechanismus bei der Ultraschallbearbeitung vereinfacht und ein wenig verallgemeinert darzustellen. Der eigentliche Wirkmechanismus besteht aus werkstoffabhängigen Bruchmechanismen, die sich in den Abtragwerten und der Splitterbildung bei den einzelnen Werkstoffgruppen sehr stark unterscheiden. Im "Jahrbuch Optik" Jahrgang 1989 haben wir mal versucht, uns über Bruchmechanismen auszulassen. Inzwischen sind einige Erkenntnisse dazugekommen.

Wir beabsichtigen, diesem recht umfangreichen Thema zu einem späteren Zeitpunkt einige besondere Seiten zu widmen. Wir denken, daß zum besseren Verständnis dieses Themas dreidimensionale Abbildungen erforderlich sind, wozu der Verfasser der Seiten noch einige Zeit benötigt. Die bisherigen Seiten wurden mit relativ einfachen Mitteln erstellt. Wir bitten für das Ergebnis um Nachsicht.

 
Nachdem Herr Dr. Lehfeldt seine Maschinen zum Laufen gebracht hatte, wurde das mögliche Spektrum bearbeitbarer Werkstoffe erprobt und eine Dokumentation der Ergebnisse vorgenommen. Weitere wesentliche Arbeiten zum Thema wurden in Dissertationen, insbesondere an der Universität Braunschweig erstellt.
 
Die Bildfolge beschreibt den Ablauf bei der Herstellung einer einfachen Kernbohrung. Sowohl der Bohrkern als auch die Bohrung sind als Werkstück zu betrachten.Ausgangspunkt ist das Eintauchen des Werkzeugprofils in das sachgemäss gekittete Werkstück.Zum Thema Werkstückpräparation und Kitten werden gesonderte Seiten erstellt.
Die Bildfolge beschreibt den Ablauf bei der Herstellung einer einfachen Kernbohrung. Sowohl der Bohrkern als auch die Bohrung sind als Werkstück zu betrachten.Ausgangspunkt ist das Eintauchen des Werkzeugprofils in das sachgemäss gekittete Werkstück. Zum Thema Werkstückpräparation und Kitten werden gesonderte Seiten erstellt.
  
Das schwingende Werkzeug taucht in die Oberfläche des Werkstücks ein.Die Schleifmittelsuspension wird von aussen zugeführt und entlang der Werkzeugoberfläche durch eine Bohrung in der Sonotrode abgesaugt. Bei Bearbeitungstiefen bis etwa 1 mm kann auf die Absaugung verzichtet werden, wenn die Wirkfläche des Werkzeugs nicht gross ist.
 
Die Wirkfläche des Werkzeugs schwingt mit der, sich aus der Leistungseinstellung am Generator und der Übersetzung der Sonotrode sich ergebenden Schwingweite. Die Vorschubbewegung wird durch die möglichst geringe Kraft des Andrucks des Werkzeugs bewirkt und ist in erster Linie vom bearbeiteten Werkstoff und der verwendeten Schleifmittelkorngrösse abhängig.
 
Das Werkzeug dringt tiefer in die Werkstückoberfläche ein. Der abgetragene Werkstoff wird mit der abgesaugten Schleifmittelsuspension wegtransportiert. Dieser Prozess läuft nahezu unabhängig von der Tiefe der Bohrung.
 
Mit zunehmender Einbohrtiefe verkleinert sich der Abstand der Sonotrodenfrontfläche zum Werkstück. Hier ist darauf zu achten, dass das Werkzeugprofil hinreichend lang dimensioniert und dabei der mögliche Werkzeugverschleiss berücksichtigt wird.
Sobald die Bohrung die Grenzfläche des Werkstücks erreicht, empfiehlt es sich, bei besonders spröden Werkstoffen die Leistung zu reduzieren um Kantenausbrüche zu vermeiden.
An dieser Stelle kommt treten Kantenausbrüche auf, wenn die Kittung nicht blasenfrei ist oder ein zu weicher Kitt verwendet wurde. Die Verrundung der Werkzeugfront durch Verschleiss kommt zwar einem allmählichen Durchtritt des Werkzeugs durch die Grenzfläche entgegen, beeinträchtigt jedoch auch die Abbildungstreue.
Wie im Bild erkennbar wurde der Raum zwischen der Frontfläche der Sonotrode und der Oberfläche des Werkstücks sehr klein. Da die Schleifmittelsuspension durch die schwingende Fläche stark oszilliert kann es hier zu Beschädigungen der Oberfläche kommen. Deshalb empfehlen wir, die Fläche mit einem Schutzlack abzudecken.
Bei der horizontalen Bearbeitung tritt dieser Effekt nicht so ausgeprägt auf, weil sich der Innenraum des Werkzeugprofils nur bis zur Höhe der Absaugbohrung mit Schleifmittelsuspension füllen kann und das Gaspolster mit Unterdruck eine Verdrängung der Suspension zulässt.
Ausserdem ist eine Sedimendation des Schleifmittels auf dem Werkstück nicht möglich .Dies ist nur eines von vielen Argumenten für die horizontale Bearbeitungstechnik. Wie die Sache im Einsatz aussieht sehen Sie hier.
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