“太难”就是正确的

BC Instruments是一家职业店，足以填满三栋建筑，总计45,000平方英尺。然而，这三座建筑位于安大略省农村舒伯格农村27号高速公路上的一行道上。如果您尝试在日出前驾驶，您可能会在黑暗中错过公司（我做的）。即便如此，由于一种能力为这家公司找到了各种高价值的加工工作，因为一种能力使得商店在北美所有的特点。

在车间里走一走并不一定会显示出这种能力。BCI的业务部门包括大零件车削、小零件车削和铣削，以及一个特殊项目部门。虽然该公司一直专注于更专业化的工作(它的名字是这个的遗留物)，所有这些业务单位使用的设备将是许多商店熟悉的。独立的一台机床被分隔成一个小而安静的房间，里面容纳着另一个业务单元。BCI是第一家投资超声加工的北美制造商，该技术由德国绍尔公司开发，现在由DMG公司销售。

BCI购买这台机床的原因并不完全清楚。也就是说，市场还没有完全显露出来，而BCI知道情况会是这样。安东尼品德是加工工程材料新业务部的经理，他的工作很适合他。经过一段时间的试验和错误，BCI发展其对新技术的熟练程度，Pinder先生将他的注意力转向为这一专业知识寻找有回报的市场。

到目前为止，超声波机主要用于硬陶瓷部件，其中许多用于核电源应用。一种这样的组分是由特别具有挑战性的陶瓷，氧化镁部分稳定的氧化锆制成的一部分。在常规地加工这种材料的艰难状态下是具有挑战性的 - 非常稳定地如此 - 在其更软的“绿色”状态下加工材料的替代方案使得不可能保持公差，因为材料的高收缩率高。客户有10年的考虑这种材料，但永远无法找到制造由其组成的精确部件的方法。使用超声波加工，BCI成功地从该材料中占据了一部分，持有0.0005英寸的公差，难度很小。

这部分说明了为什么寻找市场需要一些时间。对于这种技术能够进行的一些加工，几乎没有先例。Pinder先生说:“我问过客户和潜在客户，去年有什么事情是你因为觉得不可能完成而拒绝的?”这类问题的答案有时会带来新工作的希望。

20,000赫兹

在超声波加工中，钻石切割。超声波振动使钻石覆盖的工具以每秒约20,000个周期的频率脉冲。工具的快速膨胀和收缩率同样快速地影响金刚石颗粒对工件的影响。结果是硬质材料的加工过程，涉及相对较少的摩擦或热量。不仅是专为此过程的机床设计，而且刀架和工具也是如此，所有这些都来自DMG。Pinder先生说，合并的系统可以将任何材料硬度加上该工具的钻石的任何材料。

超声波机看起来很像一个立式加工中心。机器也可以像加工中心一样编程，在某些情况下，它甚至提供了加工中心的选项。这些包括桌子下面的第四和第五轴，它们在BCI的机器上可编程，并能够在其他模型上实现全五轴轮廓。

在至少一份工作的情况下，工作甚至来自垂直加工中心。用于核电客户的几何复杂工具板，用于CNC铣削，当它由铝制成时。现在，该部件由陶瓷和超声加工加工。在提供这一部分时，Pinder先生说，BCI自身营造出收入来源。陶瓷部件不会常规磨损铝零件的方式。

陶瓷加工

在陶瓷领域，BCI将其超声加工视为许多陶瓷供应商已有的传统加工选择的补充。BCI仍在与这些公司合作，以确定该技术在物流和经济上与传统选择的确切位置。

当某一特定零件的数量太小而无法制造模具时，就会加工陶瓷零件。一个特定的部件可以在它的绿色状态或燃烧状态下进行加工。虽然材料更容易加工成绿色，但这种状态出现在收缩之前。更精确的加工必须在较硬的状态下进行，通常使用各种磨床。在烧制状态下，材料的去除率很低——也许只有绿色机械加工的十分之一——而且在烧制状态下磨削也有表面下开裂的风险。

无论如何，超声加工都不是一种高速加工，但它的速度可以是硬质陶瓷磨削速度的三倍，Pinder先生说。这意味着交货时间可以大大缩短。此外，由于工具和材料之间的接触非常小，因此地下开裂的风险也非常低。事实上，这一过程几乎不会导致零件断裂，以至于当超声波加工用来制造一个孔时，通常在出口甚至没有切屑。在许多用这种方法加工的烧制陶瓷零件上，孔的入口和出口是无法区分的。

超声技术在陶瓷加工中至少有一个有限的潜在市场，这是说服BCI在这台机器上碰碰运气的原因。在过去，顾客来店里要求修改现有的陶瓷部件。当时，BCI试图对其标准机床进行这些修改(Pinder先生说，这有很大的困难和压力)。

今天，只需使用“Magnesia部分稳定的氧化锆”的术语有助于说明商店所做的改变。在采用超声波机器的学习期间，商店人员也经历了各种硬质材料的性质。他们以前没有在诸如氧化镁部分稳定的氧化锆和氮化硅等材料之间进行区分。“我认为所有陶瓷作为单一材料，”Pinder先生说。现在，公司内的其他人非常熟悉各种陶瓷材料的行为，以及如何有效地机器。

应用超声

更详细地描述超声加工如何在实践中工作，有助于说明BCI在使用这项技术时所试验的变量类型。除了20,000赫兹的脉冲，该工具也旋转非常像铣刀。就像在铣削中一样，这种主轴转速，连同进给速度，有助于确定刀具寿命、表面光洁度、尺寸精度等方面的切削性能。

但其他参数更具体的过程。以频率为例。20000赫兹只是一个泛化的数字。事实上，不同的工具——以及不同的工具和刀柄组合——在不同的频率下表现得更好。因此,在运行一个新工具之前,操作员在BCI迅速通过超声波的频率范围和手表表盘的反馈控制,搜索频率提供了一个好的回报的振幅,同时对应于一个相对稳定的位置,特定工具的频率响应曲线。

与其他机床一样，参数选择不当会影响刀具磨损。然而，金刚石刀具的磨损改变的是刀具的尺寸，而不是它的锋利度。材料的缓慢侵蚀暴露出更多的金刚石边缘，所以工具是有效的自锐。由于这种现象，最优刀具路径往往是从刀具底部切割而不是从侧面切割。螺旋插值(沿Z方向螺旋下降)是一种常见的技术。选择工具底部的原因是，相对于径向，工具有更多的材料可以沿工具长度磨损。

对于这种振动工具，BCI并不依赖于铣刀用户可能使用的相同精度水平的工具偏移。如果需要窄尺寸公差，车间通常用同一工具进行两次加工。在第一次通过后，工作被检查，看看需要多少额外的进给来完成规格的切割。这个检查是在三坐标测量机完成的，这意味着工作必须被移动。为了使这一过程中搬迁容易做，车间安装了一个快速更换机构，同时夹紧和定位托盘在超声波机和三坐标测量机。该商店使用的特殊系统是耶根斯的“球锁”系统。

因为超声波切割有时会很长很慢，所以BCI计划利用夜间无人值守的加工。西门子控制的两个特点帮助了这里的车间，尽管它们是为更传统的机床开发的。其中一个特点是自适应控制，自动降低进给速度，以响应加工负荷的增加。这一功能对于氮化硅尤其重要，因为氮化硅通常具有硬点。另一个有用的CNC功能是一个信使选项，该选项可以用报警页操作人员，否则在控制可见。

期待

BCI现在已经掌握了这种技术的使用，因此采用它的第二阶段已经开始。超出了这个或任何新技术的“如何”是“为什么”。BCI尚未知道这种加工可以有利地填补的内容，也不需要满足的需求。怀疑是有很多适当的需求，有购买机器的基础，但发现这些市场将是资本化这笔投资所需的努力的另一个方面。

Pinder先生说，该商店只是必须必须进行一些搜索，询问公司今天没有经验或联系基础的行业和业务。

这样的搜索可能很像是27号高速公路上的日出前驱动。也就是说，你保持警惕 - 否则你可能会错过任何重要的等待主要道路。