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1、超声波技术及其应用超声波加工原理及其在光学玻璃加工方面的应用学院：机电工程学院学号：15S008154姓名：杨永喜2021/10/51超声波技术及其应用主要汇报内容2超声波技术及其应用一、超声波加工发展历史3超声波技术及其应用一、超声波加工发展历史4超声波技术及其应用一、超声波加工发展历史5超声波技术及其应用一、超声波加工发展历史6超声波技术及其应用一、超声波加工发展历史7超声波技术及其应用一、超声波加工发展历史8超声波技术及其应用一、超声波加工发展历史9超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点声波加工方法是近40年来逐步发展的一种新型加工方法,它不仅能加工硬质合金、淬
2、火钢等硬脆金属材料,而且更适合于半导体和不导电的非金属硬脆材料(如半导体硅片、锗片以及陶瓷、玻璃等)的精密加工和成形加工。在难加工材料和精密加工中,超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果,具有广泛的应用范围。10超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点1.超声波加工原理超声波加工是利用工具端面做超声频振动,通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法，加工原理如图所示。加工中自由磨粒对工件的冲击对材料去除起主要作用,通过高频振动工具的顶端把能量传递到磨料悬浮液,使磨粒不断冲击工件,去除小的碎片。11超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点1.超声波加工原理
3、加工时,由超声波发生器产生16~20kHz的高频电振动信号,经换能器转换为机械振动,此机械振动的振幅较小,约为0.005~0.01mm,不能直接用于超声加工。需通过变幅杆(又称为聚能器)将其放大到约0.01一0.1mm,再传给工具。工具一般通过焊接连接在变幅杆的下端,在工具顶端和工件之间充满着液体(水或煤油)与磨料(碳化硅或碳化硼)混合的磨料悬浮液。工具以一定的压力作用在工件上,工作液中悬浮的磨料颗粒在工具的超声振动下,以很高的速度不断冲击抛磨被加工工件表面。磨料打击工件表面的加速度可达重力加速度的104倍,因而在被加工的表面上造成很大的局部单位面积压力,使工件局部材料发生变形
4、;当达到其强度极限时,材料将发生破坏,被粉碎成特别细的微粒,并被循环的磨料悬浮液带走。12超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点1.超声波加工原理与此同时,悬浮工作液受工具端部的超声振动作用而产生液压冲击和空化作用。所谓空化作用是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时,加工间隙内形成负压和局部真空,在工作液体内形成很多微空腔,促使工作液钻入被加工工件表面材料的微裂纹处。当工具端面以很大的加速度接近工件表面时,空腔闭合,引起极强的液压冲击波,加速了磨料对工件表面的破碎作用。随着磨料悬浮液不断地循环,磨粒的不断更新,加工下来的碎屑不断被排除。综上所述,在游离磨料的冲击、
5、抛磨和磨料悬浮液的空化腐蚀的综合作用下,最终在工件上加工出与工具几何形状相对应的型腔。13超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点1.超声波加工原理14超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点2.超声波加工的特点由上述超声波加工的原理和过程可以看出,超声波加工方法具有以下特点:①、适于加工各种硬脆材料,尤其是玻璃、陶瓷、人造宝石、石英、锗、硅、石墨等不导电的非金属材料;也可加工淬火钢、硬质合金、不锈钢、软合金等硬质或耐热导电的金属材料,但加工效率较低。被加工材料的脆性越大越容易加工,材料越硬或强度、韧性越大则越难加工。②、可以加工复杂型腔及型面。由于工件材料的去
6、除主要靠磨料的作用,磨料的硬度应比被加工材料的硬度高,而工具的硬度可以低于工件材料,工具材料一般选用韧性材料(如45钢、65Mn、40Cr)、做成较复杂的形状,且不需要工具与工件作比15超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点2.超声波加工的特点较复杂的相对运动,因此,超声波加工可加工出各种复杂的型腔和型面。这也决定了超声波加工机床结构比较简单,操作维修也比较方便。③、工件在加工过程中受力小,加工精度高。由于加工过程中去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用,工件表面的宏观切削力很小,切削应力、切削热小,不会产生变形及烧伤,表面粗糙度也较低,Ra可达0.63一0.08
7、µm,尺寸精度可达0.01~0.02mm;也适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。④、与电解加工、电火花加工等加工方法相比,超声波加工的效率低,随着加工深度的增加材料去除率下降;而且加工过程中工具的磨损较大。可与其他传统或特种加工结合应用,如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。16超声波技术及其应用二、超声波加工的基本原理和特点3.旋转超声波加工及其特点旋转超声波加工(RUM)是在传统超声波加工的基础上发展起来的,它与传统超声波加工不同之处在于:工具在作超声振动的同时附加了旋转运动;工具
