GILDEMEISTER提出了一種基于超聲技術(shù)的用于加工硬脆材料工件的全新方法。該方法適用于對陶瓷、玻璃、硬質(zhì)合金、硅、石墨、粘接劑以及不銹鋼的加工。
制藥工業(yè)、光學工業(yè)和汽車工業(yè)，以及其他的一些工業(yè)部門對于高負荷零件的需求日益增加。在這一趨勢中，人們使用了眾多所謂的“高性能材料”，例如陶瓷、玻璃、硬質(zhì)合金等。這類材料一方面具有很好的特性（重量輕，化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，耐腐蝕等），但另一方面它們的硬脆特性使得傳統(tǒng)的加工方法（例如：磨削、金剛石刀具加工等）對難于加工或使用傳統(tǒng)加工方法的費用提高。

        基于這種背景，人們應用超聲波技術(shù)在制造業(yè)中實現(xiàn)了量子躍遷技術(shù)。位于Stipshausen im Hunsrück的Hermann Sauer股份有限公司根據(jù)30多年來在超聲加工領域中的經(jīng)驗，開發(fā)了一種超聲加工新技術(shù)— Ultrasonic。從2001年11月1日GILDEMEISTER集團加入High-tech-Schmiede后，該公司已經(jīng)成為歐洲十大切削機床生產(chǎn)商之一。

       根據(jù)Ultrasonic的設計方案，超聲波對切削加工過程帶來一定的影響，鑲嵌有金剛石微粒制成的銑、鉆、磨刀具以20kHz的頻率（即每秒20000次）切入工件。在超聲波的幫助下，即使是最硬的工件也可以使用較小的力度和較高的進給功率進行切削加工。

      目前采用傳統(tǒng)的加工方法加工硬脆性材料時，需要分為多道工序進行，浪費時間，而且加工費用較高，造成極大的損失（由于加工刀具和被加工工件之間的摩擦引起）。而采用超聲波加工，可以根據(jù)目標進行直接加工，在加工過程中具有很多優(yōu)點：

—與傳統(tǒng)加工相比，超聲波加工可以最多在5個面內(nèi)進行高質(zhì)量的加工。
—加工后表面光潔度可達到Ra < 0.2 ?m。
—由于采用了整體式自適應控制（ADR）和聲學控制方法（ACC），提高了加工過程的安全性。
—精確鉆孔時，孔徑最小可達0.3mm。
—由于力度和熱負荷小，有利于保護工件和刀具。
—可自行磨刀的金剛石刀具可以保證較高的切削效率并延長使用壽命。

      在進行超聲波加工過程時，需要將一個高頻電信號轉(zhuǎn)化為一個力學運動量。然后通過一個調(diào)壓器放大振動的幅值。理論上，所使用的金剛石刀具在20kHz（每秒20000次脈沖）的脈沖運動下將先收縮，隨后出現(xiàn)延伸。當達到幅值或延伸的最大值時，與刀具固定在一起的金剛石微粒觸及到待加工的工件表面。工件材料被破碎為微小碎屑。

      同時刀具以3000至4000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，一方面為使工件達到加工精度，另一方面為清除旋轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)切削下的工件材料的碎屑，這些碎屑最終用凈水從工作間中沖走。如果選擇磨削加工，需要使用大量清水沖洗，如果選擇銑或鉆的加工，則需要對主軸進行冷卻。

      除幅值和使用的控制量以外，金剛石刀具和固定在刀具上的金剛石微粒對加工過程的效率和質(zhì)量也會產(chǎn)生很大的影響。影響主要取決于金剛石刃的硬度和金剛石微粒的尺寸，特別是取決于刀具承載部分和切削材料之間連接的化學—力學特性，這一連接特性必需與Ultrasonic的加工過程相一致。除Ultrasonic的軸以外，粘接材料也會發(fā)生先收縮再延伸的現(xiàn)象。因此在選擇粘接材料時要保證：當金剛石微粒延伸到最高點時，仍然保持與刀具之間的粘接足夠牢固。另外還需要具有一定的柔性，使得當金剛石微粒受到撞擊時不至于從刀具上折斷，而僅在大范圍內(nèi)進行切削。在這一切削過程中形成了眾多的單刃，因此在使用金剛石刀具進行切削加工時刀具可以自動磨刀。在刀具的整個使用壽命中都可以保證很高的而且保持不變的切削效率。#p#分頁標題#e#

      Ultrasonic加工的環(huán)節(jié)中另一個重要因素是經(jīng)過特別設計的刀具架（已獲得專利）。一個錐螺紋可以實現(xiàn)可靠的形狀連接和力連接，保證主軸和工件之間良好的振動傳遞性。這種特殊設計的結(jié)構(gòu)可以在加工過程中保證主軸的安全性，使得縱向的振動不會傳遞到主軸軸承并經(jīng)由軸承傳到機床的機座上（類似一個單向止回閥）。

      Ultrasonic的技術(shù)成功之處不僅僅在于加工過程的效率，更重要的是能夠保證被加工工件的加工精度和加工質(zhì)量。Ultrasonic技術(shù)能夠被潛在用戶接受的原因受兩個因素的影響：加工過程的安全性和加工過程的可重復性，從而保證了Ultrasonic技術(shù)在各種生產(chǎn)環(huán)境中均可應用。Ultrasonic機床的計算機數(shù)控單元擁有各種類型的智能控制算法，實時進行過程監(jiān)測，給出合適的控制調(diào)節(jié)量，例如：幅值、進給量和轉(zhuǎn)速等，并將根據(jù)滯后誤差做出即刻識別，以避免刀具的折斷。Ultrasonic機床幾年來在實際工作中的性能證明（三班制，經(jīng)常使用情況下）上述措施是行之有效的。

      在使用中，可以與自適應控制方式（ADR）或聲學控制方式（ACC）組成兩種控制系統(tǒng)。當與ADR聯(lián)用時，機床上的標尺具有監(jiān)測功能，因此加工中能實現(xiàn)最佳的進給量。與ADR面向機床的工作方式不同， ACC則接收或監(jiān)測工件發(fā)出的聲學過程信號。如果對工件的表面加工要求高，則需使用ACC控制方式。

      無論是ADR還是ACC，都是對物理參數(shù)進行測量。智能化控制算法不考慮偶然情況和以往的經(jīng)驗。將ACC和ADR組合使用，可以以最佳的靈活性實現(xiàn)加工效果。例如在開始加工階段，由ADR給出盡可能大的進給量，而在表面精加工末期，則自動切換為ACC的聲學信號控制方式。

      ULTRASONIC超聲公司首先提供的Ultrasonic系列有兩種類型，X軸350mm和X軸500mm。位于Sauer的DECKEL MAHO公司為上述兩種類型的機床提供了機器的基本部件，Sauer對這些Ultraschal機床的部件進行組裝，例如：Ultraschal主軸、Ultraschall發(fā)電機、振動傳感器以及金剛石刀具等。除標準件外，ULTRASONIC超聲公司還補充提供Ultrasonic系列機床的一系列特殊用途附件，例如用于微加工的生產(chǎn)程序等。