超聲加工ppt課件

1、Ultrasonic Machining, USM 超聲加工。運(yùn)用范圍：1、加工硬脆金屬資料：硬質(zhì)合金、淬火鋼等；2、加工不導(dǎo)電的硬脆非金屬資料：玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體鍺、硅片等；3、可用于清洗、焊接、探傷。第七章第七章 超聲加工超聲加工第一節(jié)第一節(jié) 超聲波加工的根本原理和特點(diǎn)超聲波加工的根本原理和特點(diǎn)一、超聲涉及其特性1、當(dāng)頻率超越16KHz時(shí)，超聲波。2、超聲波的特性1能傳送很強(qiáng)的能量，聲壓；2超聲波經(jīng)過(guò)液體介質(zhì)傳播時(shí)，產(chǎn)生正、負(fù)交變的液壓沖擊和空化景象，引起固體物質(zhì)分散、破碎等效應(yīng)3空氣的可緊縮性，妨礙了超聲波的傳播。波阻抗c，介質(zhì)的波阻抗相差越大，超聲波經(jīng)過(guò)界面時(shí)能量的反射率越高。當(dāng)超聲波

2、從液體或固體傳入空氣，或者相反從空氣傳入液體或固體時(shí)，反射率接近100%。4有共振、干涉景象：彈性桿成半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，波節(jié)處不振動(dòng)。 波腹、波節(jié)的概念。2)(21AcJ二、超聲加工的根本原理1、超聲振動(dòng)下的機(jī)械沖擊；工具放大后的振幅0.050.10mm，使任務(wù)液中懸浮的磨料以很大的速度和加速度沖擊工件。2、超聲空化作用，強(qiáng)化了加工過(guò)程；進(jìn)入工件的微裂紋處，加劇了機(jī)械破壞作用。 空化作用：當(dāng)工具端面以很大的加速度分開(kāi)工件外表時(shí)，加工間隙內(nèi)構(gòu)成負(fù)壓和部分真空，在任務(wù)液內(nèi)構(gòu)成很多微空腔；當(dāng)工具端面以很大的加速度接近工件外表時(shí)，空泡閉合，引起極強(qiáng)的液壓沖擊。3、拋磨作用 超聲加工，是以上三個(gè)作用綜協(xié)作

3、用的結(jié)果。 加工資料的特點(diǎn)：資料越脆，加工越容易；韌性資料難以加工。 啟發(fā)：用韌性資料作工具電極。 三、超聲波加工特點(diǎn)及運(yùn)用三、超聲波加工特點(diǎn)及運(yùn)用 1.適于加工各種硬脆資料，特別是非金屬資料，如適于加工各種硬脆資料，特別是非金屬資料，如 陶瓷、玻璃及各種半導(dǎo)體資料。陶瓷、玻璃及各種半導(dǎo)體資料。 2.宏觀切削力小，不易引起變形和燒傷，適于加工宏觀切削力小，不易引起變形和燒傷，適于加工 薄壁、窄縫、低剛度零件。薄壁、窄縫、低剛度零件。 3.加工精度高，外表質(zhì)量好。加工精度高，外表質(zhì)量好。 4.加工機(jī)床及工具均較簡(jiǎn)單。加工機(jī)床及工具均較簡(jiǎn)單。 5.消費(fèi)率比電火花、電解加工等低。消費(fèi)率比電火花、電解

4、加工等低。運(yùn)用：主要用于對(duì)硬脆資料加工圓孔、型孔、運(yùn)用：主要用于對(duì)硬脆資料加工圓孔、型孔、套料套料 微細(xì)孔，對(duì)電火花加工后的各種模具進(jìn)展微細(xì)孔，對(duì)電火花加工后的各種模具進(jìn)展拋拋 磨光整加工等。磨光整加工等。 超聲波加工安裝超聲波加工安裝 普通包括：普通包括： 1.超聲發(fā)生器超聲發(fā)生器 2.超聲換能器超聲換能器 3.變幅桿振幅擴(kuò)展棒變幅桿振幅擴(kuò)展棒 4.工具頭工具頭 5.磨料懸浮液循環(huán)系統(tǒng)磨料懸浮液循環(huán)系統(tǒng)一、超聲發(fā)生器：將工頻電流轉(zhuǎn)化為有一定功率輸出一、超聲發(fā)生器：將工頻電流轉(zhuǎn)化為有一定功率輸出的超聲頻電震蕩，提供加工能量。的超聲頻電震蕩，提供加工能量。 圖圖7-3 P154:超聲發(fā)生器的組成

5、方框圖超聲發(fā)生器的組成方框圖第二節(jié) 超聲加工設(shè)備及其組成二、聲學(xué)部件組成：換能器、變幅桿、工具。兩種換能器：一壓電效應(yīng)超聲換能器石英晶體，變形小，3000V下變形0.01微米；鈦酸鋇晶體，變性大，是石英晶體2030倍。 圖7-5 壓電陶瓷換能器構(gòu)造圖。二磁致伸縮效應(yīng)換能器棒料長(zhǎng)度長(zhǎng)度，隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化。三變幅桿振幅放大桿將0.0050.01mm的振幅，放大為0.010.1mm的振幅。變幅桿的根本原理：1、每一截面的振動(dòng)能量不變；2、截面小的地方，振動(dòng)能量大；3、能量密度正比于振幅。222cJA KJA22cK Aa2max最大加速度可達(dá)16000g，構(gòu)成的沖擊力很大。四工具1、工具電極的外形和尺

6、寸，決議于被加工零件外表，它們相差一個(gè)“加工間隙；、 “加工間隙的大小，等于平均的磨粒直徑；、聲學(xué)頭地結(jié)合部分應(yīng)嚴(yán)密接觸，螺紋銜接處涂凡士林油，決不可存在空氣；、選擇波節(jié)處，固定支撐在機(jī)床上。三、機(jī)床超聲加工機(jī)床的組成1、基架：支撐聲學(xué)部件；2、任務(wù)臺(tái)；3、進(jìn)給機(jī)構(gòu)：使工具以一定的壓力作用在工件上。 根本構(gòu)造，見(jiàn)圖7-11(P158)四、磨料任務(wù)液及其循環(huán)系統(tǒng)磨料：常用碳化硼、碳化硅、氧化鋁等；粒度的大小與加工精度及加工效率有關(guān)；留意加工間隙中磨料的改換和補(bǔ)充。作業(yè)：7-1 7-2第三節(jié) 超聲加工速度、精度、外表質(zhì)量及其影響要素一、加工速度及其影響要素加工速度單位：g/min，mm3/min1

7、、工具的振幅和頻率的影響振幅過(guò)大、頻率過(guò)高，使變幅桿接受很大的內(nèi)應(yīng)力，超越其疲勞強(qiáng)度，降低其壽命；在結(jié)合處損耗也大。普通：振幅0.010.10mm，頻率1600025000Hz之間。2、進(jìn)給壓力的影響進(jìn)給壓力過(guò)小，使加工間隙大；進(jìn)給壓力過(guò)大，使加工間隙減小，磨料和任務(wù)液循環(huán)不暢，影響加工效率。面積小時(shí)，壓力大，513 mm2時(shí)，最正確靜壓力400KPa；面積大時(shí)，壓力小,20mm2以上時(shí)，最正確靜壓力200300KPa。3、磨料的種類和粒度的影響硬度越高，加工速度越快；粒度越粗，加工速度越快。4、磨料懸浮液濃度的影響：濃度低，加工速度低。5、被加工資料的影響：被加工資料越脆，越易加工。二、加工

8、精度及其影響要素1、機(jī)床及其夾具的影響；2、磨料粒度；3、工具精度及其磨損情況；影響孔的錐度，工具或工件旋轉(zhuǎn)，可提高孔的精度。4、工具橫向振動(dòng)大小；影響孔的橢圓度5、加工深度；6、被加工資料性質(zhì)三、外表質(zhì)量及其影響要素超聲加工不會(huì)產(chǎn)生外表燒傷和外表蛻變層。影響外表質(zhì)量的要素：磨粒的直徑、被加工資料、超聲振動(dòng)的振幅、懸浮任務(wù)液。煤油或光滑油加工精度較高。第四節(jié) 超聲加工的運(yùn)用一、型孔、型腔加工二、切割加工：超聲加工法加工硅片等，工具資料為薄鋼片或磷青銅片。三、復(fù)合加工：1、超聲與電化學(xué)組合加工；原理：1 破壞鈍化膜； 2 空化作用，加速電解液循壞等2、超聲與電火花組合加工：P43超聲振動(dòng)的參與，提高了有效放電脈沖的利用率 。圖7-163、超聲拋光及電解超聲復(fù)合拋