超声加工知识分享.ppt

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1、超声加工第一节超声加工的基本原理和特点⒊波在杆中传播xMa0第一节超声加工的基本原理和特点第一节超声加工的基本原理和特点最大振幅最大振幅（共振）为半个波长的整数倍。最小振幅最小振幅为四分之一波长的奇数倍。振幅第一节超声加工的基本原理和特点⒋空化作用：疏区、密区、交替、冲击。⒌特点⑴非导电硬脆材料⑵切削力小，只有磨粒对局部表面的垂直撞击。⑶精度0.02㎜，Ra1～0.1μm无烧伤，无金相改变第二节超声波加工设备及其组成部件①超声发生器②声学部件③机床④磨料供给系统第二节超声波加工设备及其组成部件一、超声发生器f＞16KHz

2、第二节超声波加工设备及其组成部件二、声学部件换能器、振幅扩大棒、工具。压电磁致第二节超声波加工设备及其组成部件⒈压电⑴压电效应：机械压缩或拉伸引起介质产生一定电荷，形成一定的电势。（机械变形引起电）⑵逆压电效应：电引起机械变形交变电压（正弦波电压）第二节超声波加工设备及其组成部件⒉磁致铁、钴、镍磁场作用产生变形交变的磁场（交变电流）（正弦波电压）长度为半波长的整数倍。第二节超声波加工设备及其组成部件第二节超声波加工设备及其组成部件第二节超声波加工设备及其组成部件⒊振幅扩大棒（变幅杆）0.005～0.01㎜→0.01～0.

3、1㎜（扩大）圆锥型：5～10倍阶梯型：20倍以上指数型：10～20倍长度为半波长的整数倍。第二节超声波加工设备及其组成部件注意共振，半波长的整数倍固定：在波节点，四分之一波长的奇数倍。第二节超声波加工设备及其组成部件三、机床第二节超声波加工设备及其组成部件四、磨料工作液及其循环系统第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素一、速度二、加工精度三、表面质量及其影响因素第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素一、速度单位时间内去除材料的多少，单位为g/min或mm3/min。玻璃的最大加工速度达2000～400

4、0mm3/min。影响主要因素：工具振动频率、振幅、工具和工件间的静压力、磨料的种类和粒度、磨料悬浮液的浓度、供给和循环方式、工具与工件材料、加工面积、加工深度等。⒈工具端面振幅、频率⒉进给压力⒊磨料种类和粒度⒋磨料悬浮液浓度⒌被加工材料第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒈工具端面振幅、频率振幅大、频率高：加工速度快考虑使用寿命和损耗使用寿命：过大的振幅和过高的频率会使工具和变幅杆承受很大的内应力，超过疲劳强度降低使用寿命损耗：联结处的损耗增大一般：振幅0.01～0.1㎜，频率16000～25000Hz，共

5、振频率。第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒉进给压力合适压力，加工速度最快过小：间隙大，减弱撞击力和打击深度，加工速度低。过大：间隙小，磨料和工作液更新困难，加工速度低。第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素考虑加工面积，加工面积小时，单位面积最佳静压力可较大加工玻璃，圆形实心工具加工面积5～13mm2范围内，最佳静压力约为400KPa。加工面积20mm2以上，最佳静压力约为200～300KPa之间。第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒊磨料种类和粒度磨料硬度愈高，加工速度愈快，要考虑

6、成本。根据加工材料选择磨料加工金刚石和宝石等超硬材料：金刚石磨料加工硬质合金、淬火钢等高硬脆材料：碳化硼（硬度较高）加工硬度不太高的脆硬材料：碳化硅加工玻璃、石英、半导体等材料：刚玉之类氧化铝（Al2O3）磨料粒度愈粗，加工速度愈快，但精度和表面粗糙度变差。第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒋磨料悬浮液浓度浓度低，磨粒少，加工面积大和深度大时，加工区局部可能无磨料，加工速度低。随磨料浓度的增加，加工速度增加。浓度过高，磨料在加工区的循环运动和撞击运动受影响，加工速度降低。通常采用的浓度为磨料对水的质量比约0

7、.5～1左右。第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒌被加工材料被加工材料愈脆，承受冲击载荷的能力愈低，愈易被去除加工。韧性较好的材料，则不易加工。如玻璃的可加工性（生产率）为100%，则锗、硅半导体单晶为200%～250%，石英为50%，硬质合金为2%～3%，淬火钢为1%，不淬火钢小于1%。第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素二、加工精度机床、夹具精度影响外，磨料粒度、工具精度及其磨损情况、工具横向振动大小、加工深度、被加工材料性质等有关。一般加工孔的尺寸精度达±0.02～0.05mm。⒈磨料粒度

8、⑴孔的加工范围一般超声加工的孔径范围约为0.1～90㎜，深度可达直径10～20倍以上。第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素表1超声加工功率和最大加工孔径的关系超声电源输出功率/W50～100200～300500～7001000～15002000～25004000最大加工盲孔直径/㎜5～1015～2025～