超声加工及振动切削.ppt

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1、3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工超声加工（USM）又称为超声波加工。超声波是指频率超过人耳频率上限的一种振动波，通常频率在16kHz以上的振动声波就属于超声波。其特点是频率高、波长短、能量大，传播过程中有显著的反射、折射、共振、损耗等现象。超声加工不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆硬金属材料，而且更适合于加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料，同时还可以用于清洗、焊接和探伤。3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.1超声加工的基本原理和加工装置（1）超声加工的基本原理超声加工是利用超声波作为动力，带

2、动工具作超声振动，通过工具与工件之间加入的磨料悬浮液（工作液与磨料的混合液）冲击工件表面而进行加工的一种成形方法。3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.1超声加工的基本原理和加工装置（1）超声加工的基本原理超声加工的原理如图3-17所示。1、15-工件2、13-工具头3-冷却水人口4-换能器5-励磁线圈6-银钎料接缝7-谐振支座8-冷却水出口9、12-变幅杆10-磨料射流11-磨料悬浮液14-磨料粒子16-工件材料碎粒3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.1超声加工的基本原理和加工装置（2）超声加工装置

3、一般超声加工装置的基本组成都包括超声发生器、超声振动系统、机床本体和磨料工作液循环系统等。除了有能将工频交流电转变为有一定功率输出的超声频振荡、为加工提供能量的超声发生器以外，超声振动系统也是加工装置的关键部件。超声振动系统一般由换能器、变幅杆及工具组成（如图3-17所示）。3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超声加工的特点和应用（1）超声加工的主要特点1）适应范围广。超声加工不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆硬材料，而且更适合于加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料。2）因脆性和硬度不大的材料对超声振

4、动有缓冲作用，因此工具可用较软的材料做成较复杂的形状，使机床运动简化，机床结构3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超声加工的特点和应用简单，操作维修方便。3）超声加工时，工件表面宏观切削力较小，使得切削应力、切削热较小，不会引起变形和表面烧伤等质量问题，因此其加工精度和表面质量较高，如超声加工孔的尺寸精度可达0.01～0.02mm，甚至更高，表面粗糙度值一般可达Ra1.6～0.1μm。4）超声加工生产效率一般较低。3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超声加工的特点和应用（2）超声加工的应用超声加

5、工虽然生产率比电火花和电解加工等低，但其加工精度和表面粗糙度都比它们好，而且材料的加工范围广，因此应用也比较广泛，常常作为电火花等加工后的抛光和光整加工。图3-18为超声加工的几种应用。图3-19为一种电解加工与超声磨削相结合的复合加工方法示意图，其加工速率比单独用超声加工快8倍之多。近年来，超声加工与其他加工方法相结合而进行的复合加工方法发展迅速，除超声电解加工外，还有超声电火花加工、超声调制激光打孔、超声振动切削加工（如图3-20所示）等，它们使加工精度、表面质量和生产率得到了综合提高。3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3

6、.3.1.2超声加工的特点和应用（2）超声加工的应用图3-18超声加工的应用3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超声加工的特点和应用（2）超声加工的应用图3-19超声电解复合加工1-电解液槽2-振动头3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超声加工的特点和应用（2）超声加工的应用图3-20超声振动切削1-车刀2-换能器3-变幅杆4-工件3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超声加工的特点和应用（2）超声加工的应用1）采用刀具的超声振动孔加工该加工方法的超声波振动方向有两种，即与进给

7、方向一致的超声纵振（图a）和与切削方向一致的扭振（图b）。超声纵振孔加工又可分为刀具振动和工件振动两类。虽然振动体不同，但它们刀具与工件的相对振动都是轴向的，因此加工效果基本一致。超声纵振孔加工的主要特点有：①生产率高，特别对于难加工材料，生产率比普通钻削高2～3倍；②不需退刀排屑，易实现机械化；③加工精度和表面质量的很大提高，表面粗糙度值可达Ra0.8μm，而且不出现毛刺；④可降低切削温度。3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超声加工的特点和应用（2）超声加工的应用超声扭振孔加工一般是将超声振动于刀具上，振动方向

8、与切削方向一致。这种孔加工机构复杂，制造困难，但效果较好。超声扭振孔加工的主要特点是：①易实现机械化，不需退刀排屑，适应于加工细长深孔；②切削力小；③表面质量高。3.3超声加工及振动切削3.3.1超声加工3.3.1.2超