超声波加工的应用

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1、超声波加工的应用及发展前景摘要：随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，耍求尖端科学技术句着高精度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展。因此,特种加工作为一个吋代强音等上舞台，它就具备了上述特点。超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。特别对于一些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法达到耍求的工件。0前经过几十年的发展，超声波加工技术已逐步成熟，并已在一些要求条件高、加工工艺复杂、精度要求高的领域逐步发展起來，相信随着技木的发展它的应用范闺及领域会越来越广。关键词：超声波；研究前沿；应用领域；超声加工的应用引言：超声波随着

2、技术的发展越來越为人们所应用，他通过自身的-•些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。特别在现代这个迅猛发展的社会它的地位越來越重要，我们应该加快它的发展速度，为我们所用。超声波加工（USM）是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果，其中磨料的连续冲击是主要的。加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液，并在工具头振动方A加上一个不人的压力，超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动，变幅杆将振幅放大到0.01〜0.15mm,再传给工具

3、，并驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很人速度不断摘击抛磨被加工农面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒，从材料上被打击下来。甩然每次打击下來的材料不多，但山于每秒钟打击16000次以上，所以仍存在一定的加工速度。与此M吋，悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处，加速了破坏作用，而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环，使变钝的磨料及吋得到更新。一、超声波加工的原理1.1超声波概述“超声波”这个名词术语，用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一•种振动波，通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。超声波的上限

4、频率范围主耍是取决于发生器，实际用的最尚频率的界限，是在5000MHz的范围以

5、A）。在不同介质中的波长范围非常广阔，例如在固体介质中传播，频率为25kHz的波长约为200mm；而频率为500MHz的波长约为0.008mm。超声波和声波一样，吋以在z（体、液体和固体介质中传播。由于超声波频率高、波长短、能量大，所以传播吋反射、折射、共振以及损耗等现象更显著。在不同的介质中，超声波传播的速度c亦不同，例如CM=331m/s;c4c=1430m/s；c^5850m/So速度c与波长X和频率f之间的关系可用下式表示：f1.2超声波加丄原理超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆

6、硬材料的一种成型方法，加工原理如图1.1所示。加工时，在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液，并在工具头振动方句加上一个不大的压力，超声波发生器产生的超卢频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动，变幅杆将振幅放人到0.01〜0.15mm,再仿给工具，并驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料在丄具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒，从材料上被打击下來。显然每次打击下來的材料不多，但由于每秒钟打击16000次以上，所以仍存在一定的加工速度。与此同时，悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂

7、处，加速了破坏作用，而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环，使变钝的磨料及时得到更新。1.3超声波的加丄特点1、加工范围广；a.吋加工淬硬钢、不锈钢、钛及其合金等传统切削难加工的金属、非金属材料；特别是一些不导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石及各种半导体等，对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工，但生产率低；b.适合深小孔、薄療件、细长杆、低刚度和形状复杂、耍求较高零件的加工；a.适合高精度、低表面粗糙度等精密零件的精密加工。2、切削力小、切削功率消耗低;由于超声波加工主耍靠瞬时的局部冲击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热更小。3、工

8、件加工精度高、表血粗糙度低；可获得较高的加工精度（尺•十精度可达0.005〜0.02mm）和较低的表曲'粗糙度（Ra值为0.05〜0.2）,被加工表面无残余应力、烧伤等现象，也适合加工薄壁、窄缝和低刚度零件。4、易于加工各种复杂形状的型孔、型腔和成型表面等；5、工具可用较软的材料做成较复杂的形状；6、超声波加工设备结构一般比较简单，操作维修方便。二、超声波研究现状及应用2.1超声波深小孔加工在相同的耍求及加工条件下,加工孔比加工轴要