超声加工及振动切削ppt课件

1、.3.3超声波加工和振动切削，3.3.1超声波加工超声波加工(USM)也称为超声波加工。超声波是超出人类耳朵频率上限的振动波，通常频率超过16kHz的振动声波属于超声波。频率高，波长，能量大，传播过程中突出的反射、折射、共振、损耗等现象为特征。超声波加工不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆硬材料，而且更适合加工玻璃、陶瓷、半导体锗、硅等非导电非金属脆硬材料。也可以用于清洁、焊接、探伤。3.3超声波加工和振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.1超声波加工的基本原理和加工装置(1)超声波加工的基本原理超声波加工以超声波为动力，引导工具进行超声波振动，通过工具与工件之间添加的磨料悬浮液(工作液和磨料混

2、合液)，3.3超声波加工和振动切削，3.3.1，1，15-工件2，13-刀具头3-冷却剂人口4-转换器5-励磁线圈6-银焊料接缝7-空阵地地8-冷却剂出口9，12-变幅杆10-磨料射流11-磨料悬浮液14-磨料除了将工频交流转换为具有一定功率输出的超声波频率振动并为加工提供能量的超声波发生器外，超声波振动系统也是加工装置的关键部件。超声波振动系统通常由转换器、变幅杆和工具组成(见图3-17)。3.3超声波加工及振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用(1)超声波加工的主要特征1)适应范围广。超声波加工不仅适用于硬质合金、淬火钢等脆硬材料，也适用于玻璃、陶瓷、半导体锗、

3、硅等非导电非金属脆硬材料。2)脆性和硬度低的材料对超声波振动有缓冲作用，因此刀具用柔软的材料制造复杂的形状，简化机械运动，简化机械结构。3.3超声波加工及振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用简单，操作方便。3)超声波加工时，工作表面的宏观切削力较小，不会出现切削应力、切削热量、变形和表面烫伤等质量问题，因此加工精度和表面质量较高(例如，超声波加工孔的尺寸精度大于0.010.02mm，表面粗糙度值通常达到RA 1.60)4)超声波加工生产效率一般较低。3.3超声波加工和振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点及应用，(2)超声波加工的应用超声波加

4、工比传记火花和电解加工的生产效率低，但由于加工精度和表面粗糙度都高，材料的加工范围大，因此也具有应用性，图3-18是超声波加工的几个茄子应用。图3-19是电解加工与超声波磨削相结合的复合加工方法的示意图，单独提供比超声波加工快8倍的处理速度。近年来，超声波加工与其他加工方法相结合的复合加工方法，除了超声波电解加工外，还通过超声波传记电火花加工、超声波调制激光打孔、超声波振动切削加工(见图3-20)等，全面提高了加工精度、表面质量和生产率。，3.3超声波加工和振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用，(2)超声波加工的应用图3-18超声波加工的应用，3.3超声波加工和振

5、动切削，3 .1-电解质插槽2-振动头，3.3超声波加工和振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用，(2)超声波加工的应用图3-20超声波振动切削，1-车削刀具2 3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用，(2)超声纵向振动孔加工可分为刀具振动和工件振动两类茄子。振动体不同，但刀具和工件的相对振动都是轴向的，因此加工效果基本相同。超声波纵真空加工的主要特点是生产效率高，特别是加工困难的材料，生产效率比一般钻孔高23倍。无需去除刀筹码，即可轻松实现机械化。加工精度和曲面质量明显提高，表面粗糙度值达到Ra0.8m，不产生偏差。可以降低切削温度。3.3超声波

6、加工和振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特性和应用，(2)超声波加工的应用超声波扭转振动孔加工一般将超声波振动到刀具上，振动方向与切削方向一致。这种孔加工机构复杂，制造困难，但效果比较好。超声波扭转振动孔加工的主要特点是容易实现机械化，不拔刀，适合加工细长深孔。切削力小。表面质量高。3.3超声波加工和振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用(2)超声波加工的应用2)加强孔的超声波加工，主要以一种新型的孔加工方法完成孔，目前正在研究中。3.3超声波加工及振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用(2)超声波加工的应用超声波孔

7、加工技术是高级孔加工技术，但由于影响因素很多，在很多方面仍不完善，其应用受到限制。要全面普及超声波孔加工技术，必须注意以下问题。要完善磨料孔加工设备，扩大应用范围，系列化，标准化。3.3超声波加工和振动切削，3.3.1超声波加工3.3.1.2超声波加工的特点和应用，(2)超声波加工的应用努力解决加工刀具超声波振动孔时出现的崩岗和匕首问题，寻找合适的刀具材料、振动频率、振幅、进给量等，进一步探索超声波、机械、精加工强化工艺参数，提高现场加工的稳定性。超声波-机械精加工强化孔加工机理的深入研究。3.3超声波加工和振动切削、3.3.2振动切削、振动切削是以一般切削加工为基础，人工对工具或工件进行规则

8、振动，从而改变工具与工件之间的瞬时运动关系，使切削过程动态进行的复合加工方法。在频率方面，将振动切削分为高频振动切削(超声波振动)和低频振动切削。3.3超声波加工和振动切削，3.3.2振动切削(1)振动切削原理振动切削加工是一种微观非连续切削过程，在工具或工件上添加一定的振动，使加工过程间歇、瞬时和往复。振动切削方法首先是日本宇都宫大学的库部顺日郎教授在60年代提出的。目前在日本、中国、俄罗斯、德国、韩国、印度、美国、奥地利、英国等地展开了广泛的研究和生产应用。3.3超声波加工和振动切削，3.3.2振动切削(1)振动切削原理振动切削理论是在切削过程中添加超声波振动。用产业钻石粒子制成的铣削、钻

9、头或砂轮在加工过程中连续20，000次/秒敲打零件表面。即使是高硬材料，如果用这么高频率的振动敲打，小的切削力也会瓦解。图3-22所示。当然，振动切削机器的进入力仍然是因为大小，在振幅的最高点，附着在刀具上的钻石粒子碰撞的方式，将零件表面材料分离成小颗粒。3.3超声波加工和振动切削，3.3.2振动切削(1)振动切削原理，该加工方法的效率是传统方法的5倍，零件表面加工Ra0.2m，0.3mm精密孔加工，切削温度上升低。因此，可以保护工具，延长寿命。振动切削的应用解决了我国飞机起降、涡轮盘、薄膜零件等国防主要制造难题，降低了废品率，带来了数千万元的经济效果。3.3超声波加工和振动切削、3.3.2振动切削(2)振动切削现象和效果是由于振动切削机制与常规切削不同，因此具有以下现象和效果：1)切削阻力明显降低。2)加工精度大大提高。3)切削温度明显降低。4)切削过程比较顺利。5)可以提高加工表面质量。3.3超声波加工和振动切削，3.3.2振动切削(3)振动切