超声波加工论文

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1、超声波加工摘要：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。它能广泛应用于各个领域，特别对于-•些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法达到要求的工件。目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、加工工艺复朵、精度耍求高的领域逐步发展起来，相信随着技术的发展它的应用范围及领域会越来越广。关键词：超声波；研究前沿；应用领域引言：超声波随着技术的发展越来越为人们所应用，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

2、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)是利用工具端而作超声频振动，通过磨料悬浮液加工破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，其屮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，并在工具头振动方向加上一个不大的压力，超声波发生器产生的超芮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，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大速度不断

3、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，从材料上被打击下来。虽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彖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。超声波的上限频率范阖主要是取决于发生器，实

4、际用的最高频率的界限，是在5000MHz的范围以内。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0.008mmo超声波和声波一样，可以在气体、液体和固体介质中传播。由于超声波频率高、波长短、能量大，所以传播时反射、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c空气二331m/s；c水=1430m/s；C萨5850m/s。速度c与波长X和频率fZ间的关系可用卜•式表示:超声波具有如下几种主要性质：1、超芮波能传递很强的能量；

5、2、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。1.2超声波加工原理超声波加工是利用工具断而的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法，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，并在工具头振动方向加上一个不大的压力，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，变幅杆将振幅放人到0.01〜0.15nini,再传给工具，并驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表而，把加工

6、区域的材料粉碎成很细的微粒，从材料上被打击下来。虽然毎次打击下来的材料不多，但由于每秒钊

7、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超声波的加工特点1、加工范围广;a.可加工淬駛钢、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屈材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、吗瑙、宝石、金刚右及各种半导体等，对导电的硕质金屈材

8、料如淬火钢、硕质合金也能加工，但生产率低；b.适合深小孔、薄壁件、细长杆、低刚度和形状复杂、要求较高零件的加I;c.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；由于超声波加工主要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、工件加工精度高、表面粗糙度低；可获得较高的加工精度（尺寸精度可达0.005〜0.02nmi）和较低的表面粗糙度（Ra值为0.05-0.2）,被加工表而无残余应力、烧伤等现彖，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

9、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1.1超声波深小孔加工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