超声波振动切削简介

10.5超声波加工，机械制造基础第10章，超声波加工的机理和特性，频率超过16000赫兹的声波称为超声波，超声波加工的机理，超声波是由压电晶片(如应时、钛酸钡等)的逆压电效应产生的。)，超声波的特性，超声波能传递强大的能量，当超声波在液体介质中传播时，液体颗粒会被挤压以极高的频率振动，在液体介质中不断形成压缩和稀疏区域。由于液体基本上是不可压缩的，因此会产生具有正负交变压力的水力冲击和气穴现象，从而导致固体物质的分散和破碎等效应。当穿过不同的介质时，界面处的波速会发生突变，导致波的反射和折射。在某些条件下，会发生波的干涉和共振。利用超声波的特性进行加工的过程称为超声波加工。超声波加工利用工具的端面进行超声波振动，并通过磨料悬浮液处理脆性和硬质材料。超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械冲击、抛光和空化的综合结果。磨粒的影响是主要的。超声波加工是基于局部冲击，所以材料越脆越硬，超声波加工就越容易。当选择工具材料时，它应该能够撞击、研磨和拉动而不损坏自身。超声波加工原理图加工精度高，表面粗糙度小，加工质量好。刀具和工件不需要复杂的相对运动。本发明结构简单，工件表面宏观切削力小，切削应力和热量小，不会造成变形和烧伤。适用于加工各种硬脆材料，尤其是非导电非金属材料。超声波加工的特点是，刀具可以由软材料制成。超声波加工设备包括超声波发生器、超声波振动系统、机床本体和磨料工作流体循环系统。超声波加工装置、CSJ-2型超声波加工机床和超声波发生器的部件和关键部件，将工频交流电转化为具有一定功率输出的超声波频率电振荡，提供刀具端面的往复振动和去除被加工材料的能量。基本要求是：输出功率和频率在一定范围内连续可调，最好具有自动跟踪和微调谐振频率的功能。还要求具有结构简单、运行可靠、价格低廉、体积小等特点。电子管型、晶体管型和声学元件，用于将高频电能转换成机械能，从而使工具的端面以高频和小振幅振动进行加工。压电陶瓷换能器和磁致伸缩换能器的镍杆长度应等于超声波的半波长或其整数倍，以使其处于谐振状态(换能器在20千赫，其长度为125毫米)，几个振幅变换器，声头的固定选择零振幅的节点，磨料工作流体及其循环系统。磨料可以手动运输和更换，也可以用小型离心泵注射。工作流体通常是水。为了提高表面质量，有时使用煤油或机油，碳化硼、碳化硅或氧化铝通常用作磨料。1.加工速度及其影响因素。加工速度是指单位时间内移除的材料量，单位为mm3/min或g/min。影响加工速度的主要因素是刀具的振幅和频率、进给压力、磨料的类型和粒度、待加工的材料以及磨料悬浮液的浓度。(1)超声波加工过程中，刀具振幅和频率的影响，过大的振幅和过高的频率会使刀具和变幅杆承受很大的内应力，振幅一般在0.01 0.1毫米之间，频率在16000 25000赫兹之间。在实际加工中，应根据不同的工具调整谐振频率，以获得最大振幅，从而实现更高的加工精度必须选择钻石来加工超硬材料，如宝石和钻石。加工硬化钢和硬质合金时应选择碳化硼。氧化铝磨料用于加工玻璃、应时、硅、锗和其他半导体材料。(4)在被加工材料的影响下，被加工材料越硬越脆，承受冲击载荷的能力越低，并且越容易被移除进行加工。相反，韧性越好，加工越困难。(5)磨料悬浮液浓度的影响，磨料悬浮液浓度低，加工间隙中的磨粒少，特别是加工面积大、深度大时，由于加工区域局部没有磨料，加工速度可能会大大降低。随着磨料浓度的增加，加工速度也增加，但如果浓度过高，将会影响磨料颗粒在加工区域的循环运动和对工件的冲击运动，从而导致加工速度的降低。2.加工精度及其影响因素。超声波的加工精度主要与磨粒尺寸、刀具精度及其磨损、刀具横向振动尺寸、加工深度和被加工材料的性能有关，此外还有机床和夹具精度的影响。3。受表面质量的影响，超声波加工具有良好的表面质量，不会产生表面变质层和烧伤，其表面粗糙度主要与磨粒尺寸、超声波振幅和工件材料硬度有关。磨粒尺寸越小，超声波振幅越小，工件材料越硬，生产率越低，表面粗糙度将显著提高，因为表面粗糙度值主要取决于每个磨粒和锤工件材料留下的凹痕的尺寸和深度。加工孔和腔，主要用于加工脆性和硬质材料的圆孔、孔、腔、套筒、微孔等，应用超声波加工，加工圆孔、加工腔，加工异形孔、套筒、加工微孔、切削加工，普通机械加工难以切削脆性和硬质半导体材料，超声波切削更有效，单晶硅片采用超声波切削，批量开槽刀具，陶瓷模块采用批量切削，复合加工，超声波加工与其他加工方法相结合，提高加工速度和表面质量。小孔的超声电解加工、手持式电解超声复合抛光示意图、超声振动加工、超声金刚石切割、超声焊接，利用高频振动产生的冲击能量去除工件表面的氧化膜杂质并露出新鲜物体。在被焊接工件表面的两个分子的冲击下，尼龙和塑料制品可以被焊接，特别是难焊接的金属材料，如铝制品，其表面容易产生氧化层。此外，超声波化学镀工艺也可用于在陶瓷和其他金属表面