L’usinage par ultrasons est une méthode de meulage qui utilise un liquide abrasif plutôt qu’un contact direct avec l’outil. La plupart des processus de meulage impliquent un outil de travail entrant en contact direct avec une pièce à usiner afin de creuser le matériau. Dans l’usinage par ultrasons, un liquide rempli de matériau abrasif s’écoule sur la pièce à usiner et l’outil de travail vibre contre les abrasifs. Les matériaux abrasifs affectent la pièce à usiner et enlèvent de la matière. Étant donné que l’outil ne touche pas directement la pièce à usiner, la pression et les matériaux de l’outil utilisés dans l’usinage par ultrasons sont souvent très différents de ceux utilisés dans les techniques d’usinage plus courantes.
La clé d’un processus d’usinage par ultrasons est le liquide abrasif. Ce matériau, appelé boue, est un mélange d’un liquide à écoulement libre et d’un ou plusieurs types d’abrasifs solides. La partie liquide de la suspension est généralement de l’eau. Pour certains travaux, du benzène, du glycérol ou de l’huile peuvent être utilisés à la place, mais l’augmentation de la viscosité du liquide entraînera souvent un processus plus lent.
Étant donné que l’abrasif utilisé dans la suspension d’usinage par ultrasons doit être plus dur que le matériau usiné, une large gamme d’abrasifs est courante. Les abrasifs de base sont souvent du carbure de silicium ou du carbure de bore, principalement en raison de leur dureté et de leur faible coût. Parfois, la poussière de diamant est utilisée pour travailler les matériaux les plus durs.
L’outil de travail utilisé dans l’usinage par ultrasons est différent de ceux utilisés dans un processus standard. L’outil est souvent fait d’un matériau plus souple avec une grande plasticité. Cela permet aux abrasifs d’impacter l’outil, mais de ne pas l’endommager comme il le fait pour le matériau travaillé. Ces outils sont souvent beaucoup trop souples pour les travaux d’usinage standard ; ils se déforment dès qu’ils touchent la pièce à usiner.
Le processus d’usinage d’une pièce par ultrasons ressemble à un processus normal, mais est en fait assez différent. La boue s’écoule sur la zone de travail, créant une connexion entre la pièce et l’outil de travail. L’outil vibre, ce qui fait rebondir les abrasifs entre la pièce et l’outil. Comme l’outil se déforme, il absorbe les impacts des abrasifs tandis que la pièce à usiner développe de petites fissures. Les fissures finissent par provoquer la rupture de petits morceaux jusqu’à ce que la zone usinée de la pièce corresponde à la forme de l’outil de travail.
La raison la plus courante d’utiliser l’usinage par ultrasons est lorsqu’une pièce est très fragile. Sur une substance cassante, un processus de machine standard provoquera la fissuration et la rupture du matériau. Cela se traduira généralement par un produit final ruiné. L’usinage par ultrasons utilise des milliers d’impacts minuscules et très peu de pression pour éloigner le matériau d’une substance. Il en résulte rarement une cassure, même dans des matériaux très cassants.