超声加工技术的研究现状及其发展趋势

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1、超声加工技术的研究现状及其发展趋势超声加工技术的概况及具未來发展趋势分析摘要：结合了近年來超声加丁技术的发展情况，综述了超声振动系统的研究发展和超声加工技术在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料的加工、超声振动切削、超声复合加工等方而的最新应用，并阐述了超声加工技术的发展趋势。关键诃：超声加工；超声振动系统；超声复合加工；微细超声加工；超声振动切Abstract:Basedontheuptodateofthedevelopmentofultrasonicmachiningtechnology,reviewtheresearchanddevelopmentofultra

2、sonicvibrationsystemandultrasonicmachiningdeepholeprocessingtechnology,drawingmoldandcavitymoldpolishing,machiningdifficultmaterials,theultrasonicvibrationcutting,ultrasoniccompoundinprocessingandotheraspectsofthelatestapplications,anddescribestheultrasonicmachiningtechnologytrends.Keywords:u

3、ltrasonicmachining;ultrasonicvibrationsystem;ultrasoniccompositeprocessing;microultrasonicmachining;ultrasonicvibrationcutting超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质小或T•磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来左除材料，或给工具或工件沿一左方向施加超声频振动进行振动加工，或利川超声振动使丁件相互结合的加工方法。超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成，是超声设备的核心部分。在传统应用中，超声振动系统人都采用一维纵向振动方式，

4、并按“全调谐”方式工作。但近年來，随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要，对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展。日木研究成功一种半波长弯曲振动系统，其切削刀具安装在半波长换能振动系统细端，该振动系统换能器的压电陶瓷片采用半圆形，上下各两片，组成上下两个半圆形压电换能器（压电振子），其特点是小型化，结构简单，刚性增强。超声加工原理图几十年來，超声加丁技术的发展迅速，在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。1足声振

5、动系统的研究概况及其应用东南人学研制了一种新型超声振动切削系统。该系统采用压电换能器，由超声波发生器、匹配电路、级联压电晶体、谐振刀杆、支承调节机构及刀具等部分组成。当发生器输出超声电压吋，它将使级联品体产生超声机械伸缩，出接驱动谐振丿J杆实现超声振动。该装置的特点是:能量传递环节少，能量泄漏减小，机电转换效率高达90%左右，而且结构简单、体积小,便于操作。沈阳航空工业学院建立了镣孔用超声扭转振动系统[1],采用磁致伸缩换能器，将超声波发工器在扭转变幅杆的切向作纵向振动时在扭振变幅杆的小端就输出沿圆周方向的扭转振动，镇刀与扭振变幅杆之间采用莫氏锥及螺纹连接，输岀功率小于500W,

6、频率为16〜23kllz,具有频率自动跟踪性能。西北工业人学设计了一•种可在内圆磨床上加工硬脆材料的超声振动麟削装置。该装置由超声振动系统、冷却循环系统、磨床连接系统和超声波发生器等组成，其超声换能器采用纵向复合式换能器结构，冷却循环系统中使用磨削液作为冷却液；磨床连接系统由辅助支承、制动机构和内圆磨床连接杆等组成。该磨削装•置工具头旋转精度由内圆磨床主轴精度保证，结构比专川超声波磨床的主轴系统要简单得多，因此成本低廉，适介于在生产中应用。另一种超声扭转振动系统已在“加工中心”川超声扭转振动装置上应用。主要用作电火花加工后的模具杲形（如三角形、多边形）孔和槽底部尖角研磨抛光，以及

7、非导电材料异形孔加工。该振动系统的换能器是采用按圆周方向极化的8块扇形压电陶瓷片构成，产生扭转振动。2超声加工技术应用研究2.1深小孔加工众所周知，在相同的要求及加工条件下，加工孔比加工轴要复杂得多。一般来说，孔加工工具的长度总是大于孔的直径，在切削力的作用下易产生变形，从而影响加工质量和加工效率。特别是对难加工材料的深孔钻削來说，会出现很多问题。例如，切削液很难进入切削区，造成切削温度高；刀刃磨损快，产生积屑瘤，使排屑困难，切削力增人等。其结果是加工效率、精度降低，表囱粗糙度值