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Technologie & Savoir-faire : Usinage par ultrasons

Cette technologie a été mise au point avec la participation de l’ONERA (qui a développé la technologie pour ses propres besoins) dans le cadre d’un transfert de technologie. Elle a permis, entre autre, la réalisation de portes électrodes en silice pour accéléromètres spatiaux (programme GOCE de l’agence Spatiale Européenne ESA).

Le principe

Le principe repose sur la transformation d’un courant électrique (à une fréquence particulière correspondant au domaine des ultrasons) en une vibration mécanique transmise à un outil d’usinage ; la fréquence de vibration de l’outil correspondant à la fréquence du signal électrique (en l’occurrence, 20 KHZ).

Notre procédé d’usinage par ultrasons se distingue des autres méthodes existantes par le fait que l’usinage est réalisé sans contact entre l’outil et la pièce.

L’équipement

Un bloc acoustique, constitué de céramiques piézoélectriques, communique via la sonotrode une vibration à l’outil, dont l’amplitude mécanique (aussi appelée élongation de l’outil) peut être ajustée et peut varier de 0,005 mm à 0,07 mm. L’ensemble est monté sur un centre d’usinage à commande numérique, et l’outil se déplace sans mouvement de rotation selon les axes X,Y,Z.

L’usinage

Cette vibration permet la projection d’un liquide abrasif sur la pièce qui est volontairement injecté entre l’outil et la pièce à usiner. Cette projection, à une fréquence très élevée, engendre l’usinage du matériau, par frottement de l’abrasif sur la pièce. L’efficacité et les qualités de l’usinage dépendent alors des paramètres suivants : qualité et composition de l’abrasif, nature de l’outil utilisé, vitesses d’avance, amplitude de vibration.

Avantages

Les intérêts de cette technologie par rapport aux technologies  classiques d'usinage :

  • la possibilité d’usiner des matériaux très fragiles telle que la silice, du fait qu’il n’y a aucun contact entre l’outil et la pièce
  • la possibilité d’usiner des matériaux très durs tels que le carbure de bore, le carbure de silicium, le nitrure de silicium
  • la réalisation de formes particulières, tels que des trous carrés, hexagonaux, dans des dimensions éventuellement très petites (inférieures au mm)
  • le perçage de trous profonds (rapport diamètre/profondeur supérieur à 10 pour des petits diamètres)

Cette technique d’usinage permet aussi de réaliser des usinages classiques de perçage, notamment de petites dimensions de l’ordre de 0,4 mm de diamètre.

Publications

L'usinage pas ultrasons affirme sa polyvalence

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