第七章超声加工ppt课件.ppt

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1、第七章超声加工第一节超声加工的基本原理和特点第二节超声加工设备及其组成部分第三节超声加工速度、精度、表面质量及其影响因素第四节超声波的应用技术第一节超声加工的基本原理和特点一、超声波及其特性二、超声加工的基本原理三、超声加工的特点一、超声波及其特性超声波的频率范围10-4Hz16Hz16kHz105kHz次声波超声波可听声波超声波为纵波，可在各种介质中传播传递速度c=λf，λ-波长，f-频率不同介质中传播速度不同c空气=331m/s，c水=1430m/sc铁=5850m/s0100020003000400050006000传递速度（m/s）超声波的特性（1

2、）（1）可传递很强的能量传播的能量密度垂直于波的传播方向单位面积上的能量J=ρc(ωA)2/2ω=2πf(rad/s)A—振幅（mm）ρ—介质的密度固体、液体的ρ和c大→J大超声波的特性（2）（2）在液体介质中传播时，在界面上产生液压冲击空化现象形成真空，产生气泡空泡闭合，形成压力高频上下运动：f＞16kHz超声波的特性（3）（3）通过不同介质时，波速突变折射现象、反射现象介质的波阻抗ρc之差越大，反射率越大在声学部件连接面间加入凡士林或机油固体(液体)空气反射率≈100%超声波的特性（4）（4）在一定条件下，产生干涉和共振现象距入射端距离为x的b点处：入

3、射波反射波合成波共振的条件：杆长为半波长的整数倍，L=kλ/2波节M点处：不振动ABM超声波在固体弹性杆内各质点的振动情况二、超声加工的基本原理加工原理冲击(为主)抛磨空化作用工作液进入裂缝加快磨料更新速度有助于排屑1-工具2-工件3-磨料悬浮液4、5-变幅杆6-超声换能器7-超声发生器三、超声加工的特点1.适合加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料2.加工质量高，尺寸精度0.01~0.02mm，Ra0.63~0.08μm，无残余应力3.宏观切削力小，切削热小，适合加工薄壁、窄缝、低刚度件4.可加工复杂型面及型腔5.加工效率低（导电的硬质金属材料）6.

4、工具有损耗第二节超声加工设备及其组成部分1.超声波发生器2.超声振动系统超声换能器变幅杆工具3.机床本体4.磨料悬浮液循环系统和换能器冷却系统1--工作台2—工具3--变幅杆4--换能器5--导轨6--支架7--平衡重锤1235467一、超声波发生器功率放大器信号放大器震荡器电源作用：将工频交流电转变为有一定功率输出的超声频电振荡。要求：输出的功率和频率在一定范围内连续可调。超声发生器的组成方框图二、声学部件作用：将超声波发生器输出的高频率电振荡转变为机械振动，并通过变幅杆使工具端面作高频率、小振幅振动以进行超声加工。组成：换能器、变幅杆和工具。1.换能器

5、作用：将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动。分类：压电式换能器（利用压电效应制成）磁致伸缩式换能器（利用磁致伸缩效应制成）14（1）压电效应换能器石英晶体、钛酸钡（BaTiO3）陶瓷、锆钛酸铅（ZrPbTiO3）压电陶瓷等物质受外力变形时，在界面上产生电势；或者相反的情况。15（2）磁致伸缩效应换能器铁、钴、镍及其合金的长度能随其所处的磁场强度的变化而伸缩的现象。较压电式换能器有较高的机械强度和输出功率。16变幅杆：上粗下细的棒杆将振幅加以扩大作用：放大振幅振幅放大原理振幅2.变幅杆（振幅扩大棒）变幅杆的形式(5~10倍)(10~20倍)(＞20倍)3.

6、工具作用：推动磨料和悬浮液冲击工件表面，加工出形状和尺寸。形状和尺寸：取决于被加工表面的形状和尺寸，它们相差一个“加工间隙”。材料：45钢、碳素工具钢－－一般硬脆材料；硬质合金、淬火钢－－加工精度高；金刚石－－特殊要求。19声学部件之间应连接紧密螺纹连接处：涂凡士林油支撑点应选在“驻波节点”处三、机床1－工作台；2－工具；3－变幅杆；4－换能器；5－标尺；6－导轨；7－支架；8－平衡重锤21四、磨料工作液及其循环系统（1）工作液常用、效果较好——水表面质量要求高——煤油或机油（2）磨料碳化硼、碳化硅或氧化铝生产率要求高——颗粒大加工精度、表面质量要求高——

7、颗粒小（3）循环系统小型加工设备——人工浇注、定期更换大型加工设备——流量泵自动供给工具、变幅杆尺寸较大——在其中开孔，由孔内抽吸。22第三节超声加工速度、精度、表面质量及其影响因素一、加工速度极其影响因素工具的振幅和频率进给压力磨料的种类和粒度磨料悬浮液的浓度被加工材料加工速度：指单位时间内去除材料的多少，以mm3/min或g/min为单位来表示。1.工具的振幅和频率的影响振幅A↑→冲击力↑→加工速度↑过大→内应力↑→工具寿命↓频率f↑→冲击次数↑→加工速度↑过大→能量损失↑→加工速度↓一般：A=0.01～0.1mm，f=16~25kHz2.进给压力的

8、影响过小→工作间隙↑→冲击力↓→加工速度↓过大→磨料被挤出来→加工