第七章超声波加工-公开课件（讲义）.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 超声振动切削加工 在传统的切削加工过程中给刀具或工件加上有规律的振动，使切削速度、进给量、切削深度按一定规律变化 改变了切削机理，减少切削力、切削热，提高质量、效率 * 一、振动切削的分类 按振动性质分 自激励振动切削：如柴油机缸套内孔波纹面 强迫振动切削 按振动频率分 高频振动切削：16KHz，利用超声波原理实现 低频振动切削:200Hz，靠机械装置实现 按刀具振动方向分 吃刀抗力方向 进给抗力方向 主切削力方向 * 二、振动切削的工艺效果 1、切削力小 切削时切削速度的大小和方向产生周期的变化，每一个周期内的切削时间短、摩擦力减小 2、切削温度低 刀具和工件摩擦系数大幅降低、切削力和切削热以脉冲形式出现，热量来不及传递 3、表面质量好 振动切削破坏了积削瘤产生的条件、切削力小、切削温度低 4、加工精度 尺寸精度、形位精度大幅提高 * 三、超声振动切削的应用 1、小孔振动镗削 * 2、枪钻特点及其在振动钻孔中的应用 * 一般钻削孔深与孔径之比大于10的孔，被称为深孔钻削。由于长径比较大，采用一般的麻花钻来钻削时，排屑、冷却、润滑和导向就成了难以解决的问题，孔的质量要求也很难达到。 枪钻的工作原理： 枪钻工作时，冷却液被高压泵通过循环冷却系统经钻杆内部送入切削部分，以冷却和润滑刀具，并依靠冷却液的压力再将切屑从孔的内壁与钻杆上的“V”型槽排出。工作时，枪钻可由机床主轴带动旋转加工，也可枪钻固定而工件旋转，工件旋转时加工出的孔的形位公差更好 讲义 * 枪钻的结构示意图 * 枪钻加工小直径深孔的几项缺点 a枪钻钻头部分开有出油孔和排屑槽。 出油孔、排屑槽大小相互制约，并且影响强度 b枪钻的刀杆太薄，又压出V型排屑槽，大大降低了其扭转强度、刚度。 c切屑排出时，与以加工孔壁接触，易划伤孔壁降低了深孔的加工质量。 d结构工艺性差，加工中，出油口和V型排屑槽难以加工，制造工艺性差。 e进油空间小，油路油压要求太高。 * 超声钻孔特点 超声加工具有切削力小，切削产生的切屑力很小，可以忽略不计。切削产生的铁屑为粉末状，不存在排屑问题等优点 精度高： （轴承钢上钻孔?9.8?58mm） 孔径：0.01~0.02mm 孔中心线直线度：0.001~0.002 表面粗糙度:Ra0.8~1.6 钻头引偏：0.001~0.002 * 第六节 磨料喷射加工 一、基本原理 利用微细磨料与高压空气或其他气体混合形成的喷射流通过专门的喷嘴射向工件表面，依靠磨粒的高速撞击工件表面形成侵蚀从而切除金属或其它材料的工件 * * * 二 磨料喷射加工的应用 材料表面处理 微机械零件的加工，特别是如玻璃、陶瓷、单晶硅等硬脆性材料微器件加工 表面清理 * 第七节 水射流加工 一、基本原理 利用压力数十至数百帕的高压水，通过特殊设计用孔径很小的喷嘴以每秒数百米的高速喷出冲击工件进行加工或切割 * * * 二、特点与应用 数控超高压水射流切割机 能很方便地切割任意复杂的平面曲线图形 切口光滑、平整、无热变形，且具有速度快、效率高、无污染等特点 可用于金属、石材、陶瓷、泡沫塑料、橡胶、皮革等各种软硬材料的切割，尤其适合建筑装潢石材拼花 超高压水射流清洗机 一种高效、无污染的清洗设备 依靠高速水射流的巨大能量冲刷掉漆皮、锈蚀层、毛刺、各种结垢物 广泛应用于机械、石化、电厂、汽车、船舶、市政等领域。 * * * * * * * * 这是因为，超声波在同一弹性杆的一端向另一端传播时，在不同介质的介面上会产生一次或多次波的反射，结果在有限长弹性杆，将存在若干个周期相同、振幅相等、传播方向相同或相反的波。于是在弹性杆传播的波，会出现波叠加，致使某处振动始终加强，或某处振动始终减弱，产生波的干涉现象。 * 1、如图中t＝T／4或3T／4的情况是当弹性杆的长度恰为半波长的整数倍，且相位相同时，便会出现波的干涉而产生振幅增加的驻波，即波共振现象。 2、图中t＝0、T／2和T的情况，则是相位相反时出现的干涉现象，使叠加后的振幅为零，不产生振动 3、由上述分析可知，为了提高超声波加工生产效率，必须使弹性杆处于最大振幅的共振状态，其设计长度为半波的整数倍，杆的支点选在振动过程中的不动点，即波节点上；而杆的工作端部应选在最大振幅的波腹处 * 超声波通过悬浮磨粒的液体介质时，会使液体介质连续地产生压缩和稀疏区域，由于压力差而形成气体的空腔，并随着稀疏区的扩展而增大，内部压力下降，与此同时，受周围液体压力及磨粒传递的冲击力作用，又使气体空腔压缩而提高压力，于是，转人压缩区状态时，迫使其破裂产生冲击波。由于进行的时间极短，因此，会产生更大的冲击力作用于工件表面，从而加速磨粒的切蚀