超声加工ppt课件

1、Ultrasonic Machining, USM 超声加工。运用范围：1、加工硬脆金属资料：硬质合金、淬火钢等；2、加工不导电的硬脆非金属资料：玻璃、陶瓷、半导体锗、硅片等；3、可用于清洗、焊接、探伤。第七章第七章 超声加工超声加工第一节第一节 超声波加工的根本原理和特点超声波加工的根本原理和特点一、超声涉及其特性1、当频率超越16KHz时，超声波。2、超声波的特性1能传送很强的能量，声压；2超声波经过液体介质传播时，产生正、负交变的液压冲击和空化景象，引起固体物质分散、破碎等效应3空气的可紧缩性，妨碍了超声波的传播。波阻抗c，介质的波阻抗相差越大，超声波经过界面时能量的反射率越高。当超声波

2、从液体或固体传入空气，或者相反从空气传入液体或固体时，反射率接近100%。4有共振、干涉景象：弹性杆成半波长的整数倍，波节处不振动。 波腹、波节的概念。2)(21AcJ二、超声加工的根本原理1、超声振动下的机械冲击；工具放大后的振幅0.050.10mm，使任务液中悬浮的磨料以很大的速度和加速度冲击工件。2、超声空化作用，强化了加工过程；进入工件的微裂纹处，加剧了机械破坏作用。 空化作用：当工具端面以很大的加速度分开工件外表时，加工间隙内构成负压和部分真空，在任务液内构成很多微空腔；当工具端面以很大的加速度接近工件外表时，空泡闭合，引起极强的液压冲击。3、抛磨作用 超声加工，是以上三个作用综协作

3、用的结果。 加工资料的特点：资料越脆，加工越容易；韧性资料难以加工。 启发：用韧性资料作工具电极。 三、超声波加工特点及运用三、超声波加工特点及运用 1.适于加工各种硬脆资料，特别是非金属资料，如适于加工各种硬脆资料，特别是非金属资料，如 陶瓷、玻璃及各种半导体资料。陶瓷、玻璃及各种半导体资料。 2.宏观切削力小，不易引起变形和烧伤，适于加工宏观切削力小，不易引起变形和烧伤，适于加工 薄壁、窄缝、低刚度零件。薄壁、窄缝、低刚度零件。 3.加工精度高，外表质量好。加工精度高，外表质量好。 4.加工机床及工具均较简单。加工机床及工具均较简单。 5.消费率比电火花、电解加工等低。消费率比电火花、电解

4、加工等低。运用：主要用于对硬脆资料加工圆孔、型孔、运用：主要用于对硬脆资料加工圆孔、型孔、套料套料 微细孔，对电火花加工后的各种模具进展微细孔，对电火花加工后的各种模具进展抛抛 磨光整加工等。磨光整加工等。 超声波加工安装超声波加工安装 普通包括：普通包括： 1.超声发生器超声发生器 2.超声换能器超声换能器 3.变幅杆振幅扩展棒变幅杆振幅扩展棒 4.工具头工具头 5.磨料悬浮液循环系统磨料悬浮液循环系统一、超声发生器：将工频电流转化为有一定功率输出一、超声发生器：将工频电流转化为有一定功率输出的超声频电震荡，提供加工能量。的超声频电震荡，提供加工能量。 图图7-3 P154:超声发生器的组成

5、方框图超声发生器的组成方框图第二节 超声加工设备及其组成二、声学部件组成：换能器、变幅杆、工具。两种换能器：一压电效应超声换能器石英晶体，变形小，3000V下变形0.01微米；钛酸钡晶体，变性大，是石英晶体2030倍。 图7-5 压电陶瓷换能器构造图。二磁致伸缩效应换能器棒料长度长度，随磁场强度变化。三变幅杆振幅放大杆将0.0050.01mm的振幅，放大为0.010.1mm的振幅。变幅杆的根本原理：1、每一截面的振动能量不变；2、截面小的地方，振动能量大；3、能量密度正比于振幅。222cJA KJA22cK Aa2max最大加速度可达16000g，构成的冲击力很大。四工具1、工具电极的外形和尺

6、寸，决议于被加工零件外表，它们相差一个“加工间隙；、 “加工间隙的大小，等于平均的磨粒直径；、声学头地结合部分应严密接触，螺纹衔接处涂凡士林油，决不可存在空气；、选择波节处，固定支撑在机床上。三、机床超声加工机床的组成1、基架：支撑声学部件；2、任务台；3、进给机构：使工具以一定的压力作用在工件上。 根本构造，见图7-11(P158)四、磨料任务液及其循环系统磨料：常用碳化硼、碳化硅、氧化铝等；粒度的大小与加工精度及加工效率有关；留意加工间隙中磨料的改换和补充。作业：7-1 7-2第三节 超声加工速度、精度、外表质量及其影响要素一、加工速度及其影响要素加工速度单位：g/min，mm3/min1

7、、工具的振幅和频率的影响振幅过大、频率过高，使变幅杆接受很大的内应力，超越其疲劳强度，降低其寿命；在结合处损耗也大。普通：振幅0.010.10mm，频率1600025000Hz之间。2、进给压力的影响进给压力过小，使加工间隙大；进给压力过大，使加工间隙减小，磨料和任务液循环不畅，影响加工效率。面积小时，压力大，513 mm2时，最正确静压力400KPa；面积大时，压力小,20mm2以上时，最正确静压力200300KPa。3、磨料的种类和粒度的影响硬度越高，加工速度越快；粒度越粗，加工速度越快。4、磨料悬浮液浓度的影响：浓度低，加工速度低。5、被加工资料的影响：被加工资料越脆，越易加工。二、加工

8、精度及其影响要素1、机床及其夹具的影响；2、磨料粒度；3、工具精度及其磨损情况；影响孔的锥度，工具或工件旋转，可提高孔的精度。4、工具横向振动大小；影响孔的椭圆度5、加工深度；6、被加工资料性质三、外表质量及其影响要素超声加工不会产生外表烧伤和外表蜕变层。影响外表质量的要素：磨粒的直径、被加工资料、超声振动的振幅、悬浮任务液。煤油或光滑油加工精度较高。第四节 超声加工的运用一、型孔、型腔加工二、切割加工：超声加工法加工硅片等，工具资料为薄钢片或磷青铜片。三、复合加工：1、超声与电化学组合加工；原理：1 破坏钝化膜； 2 空化作用，加速电解液循坏等2、超声与电火花组合加工：P43超声振动的参与，提高了有效放电脉冲的利用率 。图7-163、超声抛光及电解超声复合抛