特种加工综述.doc

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1、超声加工技术的综述学校：南京工程学院院系：工业屮心班级：D数加工103班学号:231100319姓名：郭志松刖H3超声波概述3超声波具有如下几种主要性质：3一、超声力F1丁•技术的发展4二、超声加工技术的现状评述5三、超声加工技术的发展前景预测51、超声振动切削技术52、超声复合加工技术63、微细超声加工技术6总结7木文通过对超声加工的介绍，阐述了超声加工作为新生的特种加工方法对人类生产和生活的影响，得出了超声加工的不断发展将在未来的机械加工中占有一席Z地超声加工是利用超声振动T具在有磨料的液体介质屮或干磨料中产生磨料的冲

2、击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作川來去除材料,或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。几十年来，超声加工技术的发展迅速，在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加丁•领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加T材料领域解决了许多关键性的T艺问题，取得了良好的效果。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--种振动波，通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。超声波的上限频率范围主要是取决于发生器，实际用的最高频率的界限，

3、是在5000MHz的范囤以内。在不同介质屮的波长范围非常广阔，例如在固体介质屮传播，频率为25kHz的波长约为200mm；而频率为500MHz的波长约为0.008mm3超声波和声波一样，可以在气体、液体和固体介质屮传播。由于超声波频率高、波长短、能量尢所以传播时反射、折射、共振以及损耗等现象更显著。在不同的介质屮，超声波传播的速度c亦不同,例如c空气=331m/s；c水=1430m/s；c铁=5850m/s。速度c与波长入和频率fZ间的关系可用下式表示：入=c/f超声波具有如下几种主要性质:1、超声波能传递很强的能量；2、

4、超声波的空化作用；3、超声波的反射、透射、折射；4、超声波的衍射；5、超声波的干涉和共振。超声加工技术的发展1927年，美国物理学家伍徳和卢米斯最早作了超声加工试验，利用超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔。但当时超声加工并未应用到丁业上，直到大约1940年在文献上第一次出现超声加丁•(USM—UltrasonicMachining)工艺技术描述以麻，超声加T•才吸引了大家的注意，并且逐渐融入到其他的T业领域。1951年，科恩研制了第一台实用的超声加工机，为超声加工技术的发展奠定了基础。USM提供了比常规机械加工技术更多的优

5、点。例如，导电和非导电材料它都可以加工，并且加工复杂的三维轮廓也可以像简单形状那样快速。此外，超声加工过程不会产生有害的热区域，同时也不会在工件表曲带来化学电气变化，而且加T时在工件表面上所产生的冇压缩力的残余应力可以增加被加工零件的高周期性疲劳强度。然而，在USM屮必须供给磨料T作液，并且要保证加T过程中能有效清除刀具和工件间隙屮的切屑和磨损磨粒。因此，材料的去除速率相当慢，共至于在切削深度较大时会停止工作。而且，在磨粒及切屑混合液的流通过程屮，对已加工表面或者孔畢会造成二次磨蚀,导致工件加工精度的降低，尤其是小孔加工。

6、此外，磨料T作液还会磨蚀刀具木身，它将引起刀具端面及径向的大量磨损，从而很难保证加工精度。为了克服这些问题，PLcggc提出采用固结金刚石刀具，结合工件的旋转进行孔加T的方法，形成了哉初的旋转超声加T。这种加工方法克服了普通超声加工屮游离超硬磨料液在刀具和T件Z间流通不畅，以及磨料对加工刀具和加工孔壁的磨蚀等问题，同时使加工精度和材料的去除率得到了显著提高。后来研制了一种具有旋转超声振动系统的超声加丁•机床，固结式金刚石刀具以一定的静压力作用到工件材料上，并以一定振幅作轴向超声频振动，同时还作相对于工件的高速旋转运动，并且

7、冷却液不断地被输送到刀具和工件表血Z间，这种方法己被证实是一种高效低成本的硬脆性材料加工方法。因此，旋转超声加丁•技术一直倍受备国研究学者的关注。英、美、苏、徳、II和屮等国家己对超声旋转加工设备的研制以及工艺方法作了一些研究。当前，旋转超声加丁•技术的应用范围，已由最初的旋转超声孔钻削加工，扩展到旋转超声磨削加T、旋转超声平面铳削加工等加T方式。通过对超声加工刀具与工件间运动学关系的分析以及对加工工件表面质量和刀具磨损等方面的研究，大家普遍认为旋转超声加工的机理主要包含以下几个相互作用的因素：刀具头上金刚石磨料在超高加速

8、度下对T件材料表面的锤击作用，致使工件的局部应力远远超过材料的断裂极限,这种应力使材料表面产生压痕，导致微细裂纹的产生、扩展，最终形成微观局部破碎去除；同时，金刚石刀具相对于工件材料的高速旋转，使得嵌入工件表面的磨粒在工件表面上划擦、磨抛以及撕扯T件材料，这种磨抛作用大大加速了微裂纹的扩展，造成了材料的