BC Instruments公司是一个大型机加工厂，有三座楼房，总共占地45 000平方英尺。然而，这三座楼房位于安大略湖Schomberg乡下27号高速公路旁的一条小路上。如果你在太阳升起前驱车前往，你有可能在黑暗中迷路。即便如此，这个公司却完成了大量高价值加工业务，这一点完全归功于公司具有一项在整个北美洲独一无二的能力。
式生产的一些零件实例。工具盘
(A)是一种特别复杂的工件和模具
盘，是工厂用这种技术成功加工的
第一批商用零件之一。氧化镁部分
稳定氧化锆零件（B）充分利用了机
床可以在这种极难加工材料上保持
住0.0005英寸孔位置公差的能力。
一个氮化硅球阀零件（C）显示该
技术还可以加工这种材料。在另一
个带关键孔的陶瓷零件（D）中，
每个孔加工后的出口看起来与入口
一样，在任何一端都没有碎裂的痕
迹。在合成蓝宝石中加工小槽（E）
的试验旨在调查该材料在制作模具
方面的可用性。
在车间走过不一定会发现这种能力。BCI的业务单元包括大零件车削、小零件车削、铣削以及一种特殊项目单元。尽管该公司始终集中在比较专业化的作业上，但是所有这些业务单元都采用许多机加工厂所熟悉的设备。一台与众不同的机床被隔离在一个小小的、比较安静的房间内，其中包括了另一个业务单元。BCI是北美洲第一个投资超声波加工技术的制造厂家，这是一种由德国Sauer开发、现在由DMG推向市场的技术。
BCI购买这台机床的原因不是完全清楚。那就是说，市场还没有完全显现，而BCI知道肯定有市场。加工工程材料新业务单元的经理Anthony Pinder，具有自己的作业任务。在BCI用新技术开发自己的技能尝试一段时间后，Pinder先生将自己的注意力转向寻找可以报偿这种专门技能的市场。
迄今为止，超声波机床大量用于加工硬陶瓷零件，其中大多数用在核能工业。有一个这样的部件是从具有特别挑战性的陶瓷——氧化镁部分稳定氧化锆制作的。尽管采用普通方式在硬态下加工这种材料几乎不可能，但可替选加工方式，即在其比较软的“绿色”状态下加工也不能实现更好的结果，因为材料较高的收缩率使得无法保持公差。客户已经看上这种材料达10年之久，但却无法找到制造这种材质的精密零件的方式。
台立式加工中心，并且
它的表现也非常像。主
要差异在切削行动上。
材料去除是通过金刚石
刀具的振动而发生的。
采用超声波加工方式，BCI成功地从这种材料制造了零件，很容易保持了0.0005英寸的公差。
该零件表明了为什么找到相关市场将需要一段时间。对于这种技术可以实现的某些加工，几乎从来没有过先例。Pinder先生说：“我问客户和潜在客户，去年因为你认为无法加工而放弃了那些加工活？”对诸如此类的问题的答案有时候表明新加工业务潜力很大。
20,000 Hz在超声波加工中，由金刚石完成切削。超声波振动会引起覆盖金刚石的刀具产生大约20,000Hz频率的脉冲。刀具的快速膨胀和收缩会对工件发出同样快速的金刚石粒子冲击。因此硬材料的加工过程涉及相对较小的摩擦或热量。不仅机床是专门为该过程设计的，刀夹和刀具也一样，它们都是由DMG提供的。Pinder先生说，这种组合系统可以加工任何硬度不高出刀具中金刚石硬度的材质。
超声波机床看起来很像一台立式加工中心。机床还可以按加工中心一样编程，在某些情况下，它甚至提供加工中心的选项。这些包括工作台下的第四和第五坐标轴。这些坐标轴可以在BCI的机床上编程，并且它们可以在其他机型上完成全五轴轮廓加工。
加工任务甚至还来自立式加工中心。例如，BCI以前用CNC铣床来生产复杂的核能工具盘，那时侯采用铝材质。但是现在该零件采用陶瓷，并通过超声波进行加工。Pinder先生说，通过供应这个零件，BCI找到了一个创收的渠道。这种陶瓷零件不会像铝件那样易于磨损。
陶瓷加工
对于陶瓷件，BCI将自己的超声波加工看作是许多陶瓷件提供商已经具备的比较传统的加工方式的补充。BCI依然与这些公司合作，以探究出这种技术与传统加工方法一道从逻辑和经济方面而言到底适合干什么。
当某特定零件的数量太小而不值得制作模具时，就加工陶瓷零件。某特定零件可以在其绿态或淬火状态下加工。尽管在绿态下更容易加工，但这种状态只有在收缩前才存在。比较精密的加工必须在较硬的状态下进行，一般采用磨床。淬火态下的材料去除率较低——有可能为绿态加工的1/10——并且淬火态磨削还存在次表面产生裂纹的危险。
Pinder先生说，超声波加工在任何意义上都不是高速过程，但是对淬硬陶瓷，其加工速度却可以达到磨削的三倍。这样生产时间就可以大大缩短。此外，次表面产生裂纹的风险要低得多，因为刀具和材料之间的接触如此之小。事实上，该过程产生碎裂的概率非常小，以至于当用超声波加工方式来加工孔时，通常在出口处甚至都没有碎裂现象。在许多以这种方式加工的淬火陶瓷零件中，孔的入口和出口无法彼此区分。
正是超声波陶瓷加工技术至少存在有限的潜在市场这个意识让BCI给这种机床提供了一次机会。在过去，客户曾经到工厂来请求修改现有陶瓷零件。在那时候，BCI试图用自己的标准机床进行这种修改（Pinder先生说，存在很大困难和压力）。
这里所显示的最小的金刚石刀
具直径为1.5 mm。
如今，单单如“氧化镁部分稳定氧化锆”等术语的使用就帮助说明了工厂所发生的变化。在对超声波机床进行学习的阶段，工厂人员还学到了各种硬材料的属性。以前，他们不在诸如氧化镁部分稳定氧化锆与氮化硅等材料之间进行区分。Pinder先生说：“我那时认为所有陶瓷都是一种材料。”但是现在，他和公司内其他人非常熟悉各种陶瓷材料的性能，以及如何有效加工它们。
超声波的应用
对超声波如何在实践中应用进行比较详细的说明可以帮助阐明BCI在试着使用该技术时所试验的变量种类。除了20,000 Hz脉冲外，刀具还像铣刀一样旋转。正如在铣削加工中一样，主轴速度，连同进给速度，帮助确定了刀具寿命、表面粗糙度、尺寸精度以及切削性能等其他方面。
但是其他参数对该过程更具特定性。例如频率。20,000Hz的数值只是一个大概数字。事实上，不同的刀具——以及不同刀具和刀夹组件——采用不同的频率可以表现得更好。因此，在运行一把新刀具之前，BCI的操作员快速试凑一系列超声波频率并查看控制器上的反馈，搜索出既可以产生良好振幅，同时依然对应于该特定刀具频率响应曲线上相对稳定的位置的频率。参数选择不当肯定会影响刀具磨损，就象在任何其他机床上一样。但是，金刚石刀具的磨损会改变刀具的尺寸而不是它的锐度。材料缓慢的磨蚀会暴露出许多金刚石刃，因此刀具可以有效地自我磨尖。由于这种现象，最佳刀具路径更趋向于从刀具底部而不是从侧面切削。螺旋插补（在Z向螺旋向下）是一种通用技术。为什么刀具底部更好是因为，与径向相比，刀具沿长度方向有更多材料可以磨损。
佳。快速找出正确频率是在运行新刀
具之前要实施的第一步。图中所示
为能熟练使用超声波机床的一名BCI
项目经理Mike Docker正在执行该步
骤的情形。
对于这种振动刀具，BCI不依赖铣刀用户可能采用的同种精度等级的刀具补偿。在需要窄尺寸公差的场合，工厂一般用同一把刀具加工两刀。在第一刀完成后，对工件进行检测，看加工到规定尺寸需要多少额外的横向进给量。这种检测是在CMM上进行的，因此必须移动工件。为了简单完成这种中间过程的重新定位，工厂安装了一个速换机构来同时在超声波机床和CMM上装夹和定位托盘。工厂所用的这种系统为Jergens生产的“球锁”系统。
由于超声波切削比较缓慢有时候可能需要很长时间，BCI对工作进行了适当调度以进行夜间无人看管加工。机床控制器（西门子产品）的两个特征帮助工厂实现了这一点。一个特征是适配控制，在加工负载增加时可以自动减少进给速度。该功能对通常带有硬点的氮化硅非常重要。另一个有用的CNC特征是messenger选项，它会对控制器上的报警给操作员发信息。
前景
BCI现在已经掌握了这种技术的使用，因此已经开始了使用它的第二阶段。除了这个或任何其他新技术“如何”（即原理性方面）的问题外，还提出了“为什么”的问题。BCI还不知道这种加工在赢利的条件下可以填补什么空白，也不知道它可以满足什么需求。对这方面存在大量相应需求的怀疑是购买此机床的基础，但是找到这些市场将是使此投资变为资本所必须进行的努力的另一方面。
Pinder先生说工厂必须要进行一些搜索，调查公司当前没有记录或联系基础的那些行业及企业。
这样的搜索可能很象在太阳升起之前在27#高速公路上的驱车前行。也就是说，你要保持警觉——否则你有可能失去主路旁等候着你的一些重要东西。
