超声加工论文

《超声加工论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、4同隆營览材料成型技术基础课程结课论文题超声波加工成型技术法系别电气工程系专业电气工程及其自动化1班年级.11级学号1109141003姓名指导教师徐向棋成绩2012年12月10日目录翻2#綱2一、超声加工技术的发展2二、旋转超声加工的特点及优势3三、超声加工技术在航空航天制造中的应用潜能41超声加工刀具基体材料选择52超声加工刀具基体结构设计63超声加工刀具磨料层的制备6.四结束语7参考文献7超声加工的应用及发展摘要：陶瓷、光学玻璃、功能晶体、金刚石、宝石和先进fi合材料等具有优越的物理、化学和机械性

2、能，在航空、航天、军工、电子、汽车和生物工程等领域正得到越來越广泛的应用，并且其应用还在不断向新的领域扩展。与此同时，人们开始探索特种加工方式来加工这些难加工材料。超声加工技术就是在此背景下发展起来的，实践证明，它是加工上述难加工硬脆材料的高效和经济有效的方法之一。超声技术在工业屮的应用开始于20世纪10〜20年代，它是以经典声学理论为基础，同时结合电子技术、计量技术、机械振动和紂料学等学科领域的成就发展起來的一门综合技术。超声技术的应用可划分力功率超声和检测超声两大领域。其中，功率超声是利用超声振动形

3、成的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变，或者使这种状态改变加快的一门技术。功率超声在机械加工方面的应用，按其加工工艺特征大致分为2类，一类是带磨料的超声磨料加工(包括游离磨料和固结磨料)，另一类是采用切削刀具与其他加工方法相结合形成的超声复合加工。关键词：超生加工发展特点及优势应用潜能一、超声加工技术的发展1927年，美国物理学家伍德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川到工业上，直到大约1940年在文献上笫一次山现超声加工(USM—

4、UltrasonicMachining)工艺技术描述以/Cf,超声加工吸引了大家的注意，并且逐渐融入到其他的工业领域。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，同吋也不会在工件表面带来化学/电气变化，而1加工吋在工件表面上所产生的有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

5、供给磨料工作液，并且要保证加工过程屮能有效清除刀具和工件间隙中的切屑和磨损磨粒。因此，材料的去除速率相当慢，甚至丁•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中，对已加工表面或者孔壁会造成二次磨蚀,导致工件加工精度的降低，尤其是小孔加工。此外，磨料工作液还会磨蚀刀具本身，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，P.Legge提出采用固结金刚石刀具，结合工件的旋转进行孔加工的方法，形成了最初的旋转超声加工。这种加工方法克服了普通超声加工中游离超硬磨料液

6、在刀具和工件之间流通不畅，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工机床,同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商速旋转运动，并且冷却液不断地被输送到刀具和工件表而之间，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，旋转超声加工技术一直倍受各国研宂学者的关注。英、美、苏、德、日和中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，

7、旋转超声加工技术的应用范围，已由最初的旋转超声孔钻削加工，扩展到旋转超声磨削加工、旋转超声平而铣削加工等加工方式。通过对超声加工刀眞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，大家普遍认力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度下对工件材料表L&J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岛速旋转，使得嵌入工件表而的

8、磨粒在工件表面上划擦、磨抛以及撕扯工件材料，这种磨抛作用大大加速了微裂纹的扩展，造成了材料的宏观破碎去除。A.I.Markov,D.Prabhakar和ZJ.Pei等人先后推导出基于脆性断裂去除模式的旋转超声钻削中材料去除率理论模型。后来Z.J.Pei等人研究发现在旋转超声钻削先进陶瓷屮，材料的去除机理包括脆性去除和塑性去除，于是在1998年提出了基于塑性变形去除模式的旋转超声钻削屮材料去除率理论模型。此外，超声加工屮工作液受刀具端面超声振