超聲波加工原理

第三節(jié) 超聲波加工電火花加工和電解加工都只能加工金屬導(dǎo)電材料，無法加工不導(dǎo)電的非金屬材料，而超聲波加工不僅能加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等脆硬金屬材料，而且更適合加工玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體、鍺和硅片等不導(dǎo)電的非金屬脆硬材料，同時還可以用于清洗、焊接和探傷等。、超聲波加工的原理超聲波加工〔ultrasonicmachining，USM是利用工具端面作超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種加工方法超聲波加工是磨料在超聲波振動作用下的機械撞擊和拋磨作用與超聲波空化作用的綜合結(jié)果，其中磨料的連續(xù)沖擊是主要的。加工時在工具頭與工件之間參與液體與磨料混合的懸浮液，并在工具頭振動方向加上一個不大的壓力，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻電振蕩通過換能器轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l的機械振動，變幅桿將振幅放大到再傳給工具,并驅(qū)開工具端面作超聲振動，迫使懸浮液中的懸浮磨料在工具頭的超聲振動下以很大速度不斷撞擊拋磨被加工外表，把加工區(qū)域的材料粉碎成很細的微粒，從材料上被打擊下來。雖然每次打擊下來的材料不多，16000與此同時，懸浮液受工具端部的超聲振動作用而產(chǎn)生的液壓沖擊和空化現(xiàn)象促使液體鉆入被加工材料的隙裂處，加速了破壞作用，而液壓沖擊也使懸浮工作液在加工間隙中強迫循環(huán)，使變鈍的磨料準時得到更。、超聲波加工的特點加丄范圍廣a.可加工淬硬鋼、不銹鋼、鈦及其合金等傳統(tǒng)切削難加工的金屬、非金屬材料；特別導(dǎo)體等，對導(dǎo)電的硬質(zhì)金屬材料如淬火鋼、硬質(zhì)合金也能加工，但生產(chǎn)率低。b?c?適合高精度、低外表粗糙度等周密零件的周密加工。切削力小、切削功率消耗低力、切削熱更小，工件加工精度高、外表粗糙度低可獲得較高的加工精度(尺寸精度可達?和較低的外表粗糙度(Ra值為?0.2)，被加易于加工各種簡單外形的型孔、型腔和成型外表等,工具可用較軟的材料做成較簡單的外形。超聲波加工設(shè)備構(gòu)造一般比較簡潔，操作修理便利。、超聲波加工的工藝規(guī)律1.加工速度及其影響因素加工速度指單位時間內(nèi)去除材料的多少，以mmming/min為單位來表示影響加工速度的因素主要有工具的振幅和頻率、進給壓力、磨料的種類和粒度、被加工材料、磨料懸浮液的濃度。工具振幅和頻率的影響過大的振幅和過高的頻率會使工具和變幅桿承受很大的內(nèi)應(yīng)力，振幅一般在?16000?25000Hz之間。在實際加工中需依據(jù)不同工具調(diào)至共振頻率，以獲得最大振幅，從而到達較高的加工速度。進給壓力的影響加工時工具對工件應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)倪M給壓力。壓力過小時，工具端面與工件加工外表間的間隙增大，從而削減了磨料對工件的錘擊力；壓力增大，間隙削減，當(dāng)間隙削減到肯定程度那么會降低磨料與工作液的循環(huán)更速度，從而降低生產(chǎn)率。磨料種類和粒度的影響加工時針對不同強度的工件材料可選擇不同的磨料。磨料強度愈高，加工速度愈快，但要考慮價格本錢。加工寶石、金剛石等超硬材料，必需選用金剛石；加工淬火鋼、硬質(zhì)合金，應(yīng)選用碳化硼；加工玻璃、石英和硅、鍺等半導(dǎo)體材料，選用氧化鋁磨料。被加工材料的影響被加工材料愈硬脆，那么承受沖擊載荷的力量愈低，愈易被去除加工，反之，韌性愈好，愈不易加工。磨料懸浮液濃度的影響磨料懸浮液濃度低，加工間隙內(nèi)的磨粒少，特別是在加工面積大、深度較大時可能造成加工區(qū)局部沒有磨料，使加工速度大大降低。磨料濃度的增加，加工速度也增加，但濃度太高，磨粒在加工區(qū)域內(nèi)的循環(huán)運動和對工件的撞擊運動受到影響，又會導(dǎo)致加工速度降低。有關(guān)。.外表質(zhì)量的影響與磨粒尺寸、超聲波振幅大小和工件材料硬度有關(guān)。磨粒尺寸愈小，超聲振幅愈小，工件材料越硬，生產(chǎn)率愈低，外表粗糙度愈的凹痕的大小和深淺。優(yōu)于它們。英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等，常常用超聲波拋磨、光整加工，使外表粗糙度進一步降低。四、超聲波加工的應(yīng)用.型孔和型腔的加工超聲波目前主要應(yīng)用在脆硬材料的圓孔、型孔、型腔、套料、微細孔等的加工。.切割加工具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟性好等優(yōu)點。超聲波清洗其原理主要是基于清洗液在超聲波作用下產(chǎn)生空化效應(yīng)的結(jié)果?？栈?yīng)產(chǎn)生的猛烈沖擊液直接作用到被清洗的部位，使污物遭到破壞，并從被清洗表面脫落下來。此方法主要用于幾何外形簡單、清洗質(zhì)量要求高而用其它方法清洗效果差的中小周密洗，生產(chǎn)率和凈化率都很高。目前在半導(dǎo)體和集成電路元件、儀器儀表零件、電真空器件、光學(xué)零件、醫(yī)療器械等的清洗中應(yīng)用。4．超聲波焊接使兩個被焊工件外表在高速振動撞擊下摩擦發(fā)熱并親和粘在一起。掛錫、掛銀，從而改善這些材料的可焊性。5．復(fù)合加工在超聲波加工硬質(zhì)合金、耐熱合金等硬質(zhì)金屬材料時加工速度低，工具損耗大，為了提高加工速度和降低工具損耗，承受超聲波、電解加工或電火花加工相