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Concept
Usinage par ultrasons
Résumé
vignette|Schéma de l'usinage par ultrason.
L’usinage par ultrasons est en fait un usinage abrasif sans contact entre la pièce et l’outil.
Il s’appuie sur trois phénomènes physiques pour enlever la matière : le cisaillement, l’érosion, l’abrasion. Ainsi cette méthode consiste à projeter des particules abrasives très dures sur la pièce à usiner, à l’aide d’une sonotrode (l’outil), vibrant à fréquence ultrasonore. L’abrasif est volontairement injecté à l’aide d’un fluide entre l’outil et la pièce.
Il consiste à utiliser un outil composé d’un matériau relativement tendre, dont l’extrémité, animée d’un mouvement vibratoire à fréquence ultrasonique, transfère une certaine quantité d’énergie à des particules abrasives. Ces particules sont en suspension dans un liquide interposé par arrosage entre l’outil et la pièce ; elles agissent à leur tour sur cette dernière pour en arracher de petits morceaux et l’user progressivement.
Par analogie avec une électrode, l’outil est souvent appelé « sonotrode ».
Ces convertisseurs piézoélectriques ont recours à l’effet piézoélectrique inverse : sous l’action d’un champ électrique, une contrainte proportionnelle est produite, dont le signe dépend du sens du champ. Il s’ensuit une déformation mécanique. Sous l’action d’un champ alternatif, une vibration mécanique est créée.
Pour pouvoir obtenir une amplitude de vibration suffisante (quelques micromètres à quelques dizaines de micromètres), on utilise des transducteurs.
On a donc trois actions:
Une action mécanique : due à la projection et au martèlement des grains abrasifs contre la surface de la Pièce matériaux fragiles.
Une érosion de cavitation: due aux variations de pression au sein du liquide, engendrées par les variations de la sonotrode.
Une action chimique: due au fluide porteur, cette action est le plus souvent inutilisée.
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