超声波加工技术

1、超声波加工技术一.简介我们这组这次讲的是超声波加工技术.超声波加工利用超声振动的工具，带开工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和 抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末，以 进行穿孔、切割和研磨等，以及利用超声波振动使工件相互 结合的加工方法。超声加工技术是特种加工技术之一，往往 能应用于传统加工难以完成的难加工材料上。超声去除加工、超声外表光整加工、超声焊接加工、超声处理等超声加 工技术。二.超声涉及其特点1.声波类型振动在弹性介质内的传播称为波动，简称波。波动的物理实质是能量的传递过程。可闻声波：频率在 16160000 Hz之间的声波。次声波：频率低于 16 Hz的声波。超声波：频率

2、高于 16000 Hz的声波。特超声波：频率高于 1010 Hz的声波。2、超声波的基本特性1超声波与声波一样，在气体、液体和固体等不同弹性 介质中传播时，其传播速度不同。2超声波能传递很强的能量，它对其传播方向上的障碍 物施加压力声压。超声波是一种纵波，其振动能量的强 弱可用能量密度来衡量，其能量密度可达100W/cm2以上3超声波在液体介质中传播时，可在界面上2超声波能传递很强的能量，它对其传播方向上的障碍 物施加压力声压。超声波是一种纵波，其振动能量的强 弱可用能量密度来衡量，其能量密度可达100W/cm2以上3超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化作用，强化加工过程的

3、进行。4超声波会产生反射、干预和共振现象，出 现波的叠加作用，从而获得更大的加工能量。三.超声波加工的原理与特点1、超声波加工的基本原理超声波加工是利用超声波作动力，推动磨料期宜波宜生氐土冷即水出口 _E工件变幅杆磨招射流以极高的速度冲击工件外表，工件材料在磨料打击下被破 坏、脱落。A.超声发生器将交流电转变为超声电振荡；B.换能器将电振荡转变为机械振动；C.变幅杆将振幅放大至 0.050.1mm,驱开工具作超声 振动。D.工具推动磨料高速撞击、抛磨工件，击碎工件外表材 料，并使之去除；E.工作液产生的液压冲击波和空化作用加快了外表材料 的裂纹扩展和破坏。F.超声波加工是机械撞击、抛磨、空化作

4、用的综合结果F.超声波加工是机械撞击、抛磨、空化作用的综合结果其中撞击起主要作用。2、超声波加工的特点1适合加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料, 例如玻璃、陶瓷、石英、宝石、金刚石等。2工具可用较软的材料做较复杂的形状。3工具与工件相对运动简单，使机床结构简单。4切削力小、切削热少，不会引起变形及烧伤，加工精 度与外表质量也较好。四.超声波加工设备超声波加工设备又称超声波加工装置，尽管不同功率 大小、不同公司生产的超声波加工设备在结构形式上各不相 同，但其组成部分基本相同。超声波加工装置一般都由超声发生器、超声振动系统 声学部件、机床本体和磨料工作液循环系统等部分组成1-冷却器2-磨料

5、悬浮液抽出3-工具4-工件5-磨料悬浮液送入6-变幅杆7-换能器1 冷 却器；声书熨？理:警抽出；3 一工具； 4工件；58-修建鬟整赤膜出；6变幅杆;7一换能器；8高频发生器超声波加工装置1、超声发生器 作用：将工频交流电转变为具有一定功率输由的超声频电振 荡。2、声学部件 换能器、变幅杆和工具。 作用：将超声波发生器输生的高频率电能转变为机械振动 能，并通过变幅杆使工具端面作高频率、小振幅振动以进行 超声加工。五.超声波技术加工应用A.超声波加工的生产率虽然比电火花加工和电解加工低，但 其加工精度和外表质量都优于它们。B.更重要的是可以加工它们难以加工的半导体和非金属的硬 脆材料，如玻璃、

6、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。C.对于电火花加工后的一些淬火钢、硬质合金冲模、拉丝模、塑料模等，最后还经常用超声波抛磨、光整加工，使外表粗 糙度进一步降低。1、型腔孔加工超声波目前主要应用在脆硬材料的圆孔、型孔、型腔、套 料、微细孔等的加工。2、切割加工对于难以用普通加工方法切割的脆硬材料如陶瓷、石英、硅、宝石等用超声波加工具有切片薄、切口窄、精度高、生产率 高、经济性好等优点。3、超声波清洗原理：基于清洗液在超声波作用下产生空化效应的结果。空 化效应产生的强烈冲击液直接作用到被清洗的部位，使污物 遭到破坏，并从被清洗外表脱落下来。应用：主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高而用其它方

7、法清洗效果差的中小精密零件，特别是工件上的深小孔、微 孔、弯孔、盲孔、沟槽、窄缝等部位的精清洗，生产率和净 化率都很高。目前在半导体和集成电路元件、仪器仪表零件、电真空 器件、光学零件、医疗器械等的清洗中应用。4、超声波焊接原理：利用超声振动作用去除工件外表的氧化膜，使工件露 由本体外表，使两个被焊工件外表在高速振动撞击下摩擦发 热并亲和粘在一起。应用：用于焊接尼龙、塑料及外表易生成氧化膜的铝制品， 还可以在陶瓷等非金属外表桂锡、桂银，从而改善这些材料 的可焊性；焊接一般很难焊接的稀有金属，如钛、铝等 5、复合加工采用超声波加工硬质合金、耐热合金等硬质金属材料时加工 速度低，工具损耗大，为了提高加工速度和降低工具损耗， 采用超声波、电解加工或电火花加工相结合来加工喷油嘴、 喷丝板上的孔或窄缝，这样可大大提高生产率和质量。6、无损检测利