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超声波加工第五章:机床夹具及设计超声波加工什么是超声波?超声波加工超声波加工的基本原理和特点

超声波加工是利用工具端面的超声振动，通过悬浮液中磨料，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象，加工脆硬材料的一种成型方法，加工原理如图所示。超声波加工当工具端面再很大的加速度接近工件表面时，空腔闭合，从而形成可以强化加工过程的液压冲击波，这种现象，称为“超声空化”。因此，超声波加工过程是磨粒在工具端面的超声振动下，以机械锤击和研抛为主，以超声空化为辅的综合作用过程。超声波加工高频电源联接超声换能器，将电振荡转换为同一频率、垂直于工件表面的超声机械振动（振幅0.005~0.01mm）。变幅杆将振幅放大(0.05~0.lmm)以驱动工具端面作超声振动。在超声振动和一定压力下，高速不停地冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。超声波加工的基本原理超声波加工同时，磨料悬浮液的不断搅动，促使磨料高速抛磨工件表面，又由于超声振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙。随着磨料悬浮液不断地循环，磨粒的不断更新。加工产物的不断排除，实现了超声加工的目的。超声波加工的基本原理超声波加工超声波加工的特点（1）适合加工各种硬脆材料；（2）工具可用软材料；（3）加工精度高、表面粗糙度小、加工质量好;（4）超声加工机床结构简单；（5）工件表面宏观切削力很小，切削应力、切削热很小。加工速度及其影响因素影响加工速度的因素主要有工具的振幅和频率、进给压力、磨料的种类和粒度、被加工材料、磨料悬浮液的浓度。超声波的加工精度，除了机床、夹具精度影响外，主要与磨料粒度、工具精度及其磨损情况、加工深度、被加工材料性质有关。加工速度及其影响因素超声波加工的应用1超声加工超声加工目前在各工业部门中主要用于对脆硬材料加工圆孔、型孔、型腔、套料、微细孔等。12345超声加工1-加工圆孔2-加工型腔3-加工异型孔4-套料加工5-加工微细孔加工速度及其影响因素2超声切割用普通机械加工切割脆硬的半导体材料是很困难的，采用超声切割则较为有效。超声加工法切割单晶硅片示意图1-变幅杆2-工具（薄片钢）3-磨料液4-工件（单晶硅）加工速度及其影响因素3超声清洗超声清洗的原理主要是基于超声频振动在液体中产生的交变冲击波和空化作用。具有清洗效果好、清洗速度快、隐蔽处亦可清洗干净、工件表面无损伤等优点。超声清洗装置1-清洗槽2-硬铝合金3-压紧螺钉4-换能器压电陶瓷5-镍片（+）6-镍片7-接线螺钉8-垫圈9-钢垫块加工速度及其影响因素4超声焊接利用高频振动产生的撞击能量，去除工件表面的氧化膜杂质，露出新鲜的本体，在两个被焊工件表面分子的撞击下，亲和、熔化并粘接在一起。超声焊接示意

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