पाठ 6.9काटनाअध्याय 6 · कटिंग और नॉन-ट्रेडिशनल मशीनिंग

अल्ट्रासोनिक मशीनिंग

कंपन करता औज़ार अपघर्षक कणों को सतह में ठोकता है

अल्ट्रासोनिक मशीनिंग में आकार वाला औज़ार अपघर्षक कणों की पेस्ट के सहारे कठोर, भंगुर सामग्री पर प्रति सेकंड लगभग 20,000 बार कंपन करता है। हर चोट सूक्ष्म पपड़ियाँ उखाड़ती है, इसलिए औज़ार का आकार काँच या सिरेमिक में बिना दरार डाले धीरे-धीरे उतरता जाता है। यह काँच और सिरेमिक में चौकोर, तारे के आकार और स्लॉट वाले छेद बनाती है, जिन्हें ड्रिल चकनाचूर कर देती।

फ़ोटो: Public domain, स्रोत: Wikimedia Commons

अल्ट्रासोनिक मशीनिंग · मशीन और औज़ार की नोक का क्लोज़-अपघेरे में लिखे नंबर नीचे दिए चरणों से मेल खाते हैं; दाईं ओर का क्लोज़-अप औज़ार की नोक को बड़ा दिखाता है।

यह कैसे काम करती है

सिग्नल बनाएँ। जनरेटर आमतौर पर 18–40 kHz (हज़ार चक्र प्रति सेकंड) का विद्युत सिग्नल बनाता है, जो मनुष्य की सुनने की सीमा से ठीक ऊपर है।
उसे कंपन में बदलें। पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर (क्रिस्टलों का ढेर जो वोल्टेज से फैलता और सिकुड़ता है) सिग्नल को यांत्रिक कंपन में बदलता है।
उसे प्रवर्धित करें। हॉर्न, यानी सोनोट्रोड (पतला होता धातु का डंडा), औज़ार की नोक पर गति को मिलीमीटर के कुछ सौवें हिस्से तक बढ़ा देता है।
स्लरी दें। स्लरी (पानी में बोरॉन कार्बाइड, सिलिकॉन कार्बाइड या एल्युमिना जैसे अपघर्षक कण मिले हुए) औज़ार और पुर्ज़े के बीच बहती है।
चिप करें। औज़ार की हर चोट कणों को सतह में धकेलती है। भंगुर सामग्री सूक्ष्म पपड़ियों में उखड़ जाती है; औज़ार ख़ुद सीधे नहीं काटता।
आगे बढ़ाएँ और नकल करें। हल्का, स्थिर बल औज़ार को नीचे दबाता है, इसलिए उसका ठीक उलटा आकार पुर्ज़े में उतरता जाता है। ताज़ा स्लरी मलबा बहा ले जाती है।

मुख्य तथ्य

सामग्री: कठोर, भंगुर सामग्रियाँ: काँच, क्वार्ट्ज़, नीलम, एल्युमिना और ज़िरकोनिया सिरेमिक, सिलिकॉन कार्बाइड, फ़ेराइट, कार्बाइड। नरम, तन्य धातुओं पर कमज़ोर।
आम पार्ट: भंगुर पुर्ज़ों में गोल और अटपटे आकार के छेद, स्लॉट, उथली गुहाएँ और उत्कीर्णन
पार्ट का आकार: लगभग 0.1 mm से कुछ दसियों मिलीमीटर तक की विशेषताएँ; औज़ार की सतह आमतौर पर छोटी होती है
सटीकता: आमतौर पर मिलीमीटर के कुछ सौवें हिस्से
सतह की फ़िनिश: महीन और फीकी, बिना गर्मी के नुक़सान या बर के; महीन ग्रिट से और चिकनी, अक्सर Ra (सतह के उभारों की औसत ऊँचाई) 1 µm से कम
किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त: प्रोटोटाइप से लेकर बड़ी शृंखला तक (एक पुर्ज़े से 100,000 या अधिक तक)
टूलिंग और मशीन की लागत: औज़ार सरल और नरम (अक्सर कम-कार्बन स्टील के) पर जल्दी घिसते हैं; मशीनें दसियों हज़ार डॉलर से, CNC रोटरी रूपों के लिए ज़्यादा
गति: धीमी: औज़ार आमतौर पर प्रति मिनट मिलीमीटर के एक अंश से लगभग एक मिलीमीटर आगे बढ़ता है

ताक़तें और सीमाएँ

खूबियाँ

काँच, सिरेमिक और रत्नों को बिना दरार डाले काटती है
किसी भी छेद का आकार, सिर्फ़ गोल नहीं
न गर्मी, न रासायनिक बदलाव, न बर
EDM और ECM के उलट, विद्युत-रोधी सामग्रियों पर भी चलती है

सीमाएँ

धीमी, ख़ासकर गहरे छेदों के लिए
औज़ार घिसता है और उसे बदलना या फिर आकार देना पड़ता है
नरम, तन्य धातुओं पर कमज़ोर, जो टूटने की जगह दब जाती हैं
गहरे छेद तिरछे संकरे हो जाते हैं, और स्लरी को तली तक पहुँचने में कठिनाई होती है

कहाँ इस्तेमाल होती है

इलेक्ट्रॉनिक्ससिरेमिक सब्सट्रेट, फ़ेराइट और क्वार्ट्ज़ पुर्ज़ों में छेद और स्लॉट
ऑप्टिक्सकाँच, क्वार्ट्ज़ और नीलम की खिड़कियों में आकार वाले छेद
एयरोस्पेसतकनीकी सिरेमिक और सिरेमिक कंपोज़िट में विशेषताएँ
घड़ीसाज़ी और गहनेरत्नों और नीलम के पुर्ज़ों में छेद करना
प्रयोगशालाएँवैज्ञानिक उपकरणों के काँच और क्वार्ट्ज़ पुर्ज़े

इसे कैसे पहचानें

काँच या सिरेमिक में कटे गैर-गोल छेद (चौकोर, तारे, स्लॉट)।
छेद की दीवारों पर महीन, पाले जैसी फीकी बनावट और गर्मी का कोई निशान नहीं।
गहरे छेदों में हल्का तिरछा संकरापन, और बाहर निकलने वाले किनारे पर नन्ही चिप।

तुलना करें

सिंकर EDM6.6यह भी आकार वाले औज़ार की नक़ल पुर्ज़े में उतारती है, पर चिंगारियों से, इसलिए केवल चालक सामग्रियों पर चलती है।वॉटरजेट कटिंग6.4यह भी अपघर्षक कण इस्तेमाल करती है, पर उन्हें धार ले जाती है, और बंद गुहाओं की जगह आर-पार प्रोफ़ाइल काटती है।ग्राइंडिंग5.7यह भी अपघर्षक है, पर कण ढीले ठोके जाने की जगह घूमते पहिये में जुड़े होते हैं।

देखें

ADTW Study · कंपन करते औज़ार, स्लरी और गुहा का एनीमेशन

Innovative learning of Engineering By MuthuKumar · ट्रांसड्यूसर, हॉर्न, औज़ार और स्लरी फ़ीड की व्याख्या

Berkness Company · एक मशीनिंग शॉप की असली फ़ुटेज

DMG MORI · आधुनिक रोटरी रूप: घूमता डायमंड औज़ार जो कंपन भी करता है

असली तस्वीरें देखें

Wikipedia: Ultrasonic machining — सिद्धांत, आवृत्तियाँ, अपघर्षक और रूप (ज़्यादातर पाठ)
Wikimedia Commons फ़ोटो खोज

याद रखें

प्रति सेकंड लगभग 20,000 बार कंपन करता औज़ार अपघर्षक कणों को ठोकता है, जो भंगुर सामग्री को चिप करके हटाते हैं।
यह काँच, सिरेमिक और रत्नों में आकार वाले छेद बनाने की विधि है, जिसे ड्रिल और चिंगारियाँ नहीं सँभाल सकतीं।
काँच या सिरेमिक में पाले जैसी दीवार वाले अटपटे आकार के छेद देखें।