Ultrasone trillingen bij metaaldraaien

Het gadeslaan van mechanische processen is niet alleen van belang bij productie, maar ook bij meten en regelen. Er worden naarstig pogingen ondernomen om technologieën te ontwikkelen voor het verkrijgen van processen met hogere productiviteit, omdat er vraag is naar kortere productietijden en betere oppervlaktekwaliteit van de producten. Temperatuur, gereedschapsslijtage en snijkrachten hebben de grootste invloed op deze factoren. Deze parameters kunnen tijdens het verspanen worden geschat aan de hand van accoustische emissie (AE) signalen, die worden opgewekt in de snijzone.

Experimenten
 

Skiedraite en medewerkers [1] hebben de invloed van ultrasone frequenties op het verspaningsproces onderzocht. Er werd gebruik gemaakt van een CNC-draaibank en het te verspanen materiaal bestond uit aluminium, messing en staal, waarbij alleen de snijsnelheid werd gevarieerd. Er werd voor dat doel gebruikgemaakt van een speciale snijbeitel, die was voorzien van een piëzo-actuator om ultrasone trillingen op te wekken in de snijkant van de beitel. Hiertoe werd een hoogspanningsgenerator verbonden met de piëzo-actuator. De sensor die in de nabijheid van het inzetstuk was geplaatst zond gegevens naar een computer via een dataomzetter. Afbeelding 1 geeft een schematische weergave van de opstelling. Het draaiproces werd gadegeslagen aan de hand van AE-signalen. Allereerst werd er gezocht naar een regelmatigheid in de AE-signalen en hun respons op veranderingen in het verspaningsproces, zoals bijvoorbeeld beitelslijtage. Ten tweede werd er getracht een verschil te ontdekken in de oppervlaktestructuur van het werkstuk na verspanen met en zonder trillingen. Tenslotte werd de slijtage van de inzetstukken vergeleken. Volgens de theorie moet het snijgereedschap minder slijten, wegens de lagere snijkrachten en lagere temperaturen tijdens trillingverspanen.