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超声波加工技术 07 二月 2023 超声波加工技术1.1 超声波加工的原理及其特点 一般人耳能听到的声波为16～16 000 Hz，小于16 Hz的声波称为次声波，大于16 000 Hz的声波称为超声波。用于加工和抛光的超声波频率为16 000～25 000Hz，与普通声波相比超声波具有频率高、波长短、能量大和束射性强的特点。1.超声波加工的原理 超声波加工是利用超声频振动的工具端面冲击磨料悬浮液，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。 图4-1 超声波加工原理1—工件； 2—工具； 3—磨料悬浮液； 4、5—变幅杆； 6—换能器； 7—超声发生器 07 二月 2023超声波加工适用于加工各种脆硬材料，特别是不导电的非金属材料（如陶瓷、玻璃、宝石、金刚石等），扩大了模具材料的选用范围。1工具可用较软的材料做成较复杂的形状，不需要工具相对于工件做复杂的运动，因此，机床结构简单，操作方便。2由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬时局部撞击作用，因而工件表面的宏观作用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度较好（Ra1～Ra 0.1 μm），加工精度可达0.01～0.02 mm。而且可以加工薄壁、窄缝、低刚性的工件。32.超声波加工的特点超声波加工的特点如下： 07 二月 20231.2 影响超声波加工速度和加工质量的因素1.影响超声波加工速度的因素 影响超声波加工速度的因素主要有工具的振幅与频率、工具相对于工件的进给压力、磨料的粒度、磨料悬浮液的浓度和工件材料。 1）工具的振幅与频率 提高工具的振幅和频率，可以提高加工速度。但过大的振幅和过高的频率会使工具和变幅杆承受很大的内应力，降低其寿命。因此，一般工具的振幅在0.01～0.1 mm，频率在16 000～25 000 Hz之间。 2）工具相对于工件的进给压力 加工时工具相对于工件应有适当的进给压力，当进给压力过小时，加工间隙大，磨粒撞击作用弱，会降低生产率；当进给压力过大时，加工间隙小，不利于磨粒的循环更新，也会降低生产率。 07 二月 20233）磨料粒度 磨料粒度高和颗粒大都有利于提高加工速度。使用时应根据加工工艺指标的要求及工件材料合理选用。4）磨料悬浮液的浓度 磨料悬浮液的浓度低，加工速度低。随着其浓度的增高，其加工速度也增大，但浓度太高将不利于磨粒的循环和撞击运动而影响加工速度。5）工件材料 工件材料越脆，加工速度越快。若玻璃的可加工性以100%为标准，则石英为50%，硬质合金为2%～3%，淬火钢为1%，而锗、硅半导体为200%～250%。 07 二月 20231工具制造精度2加工深度3磨料粒度4外浇悬浮液法工具制造或安装偏心或不对称时，加工将产生偏振，使加工精度降低。加工深度增加，工具损耗增加，使精度下降。外浇悬浮液法适用于一般超声加工。采用真空抽吸法或内冲法供给磨料悬浮液，可以提高加工精度，尤其能减少锥度。磨料粒度越小，超声波加工精度越高。若磨粒尺寸为40～63 μm，则超声波加工精度为±0.05 mm；若磨粒尺寸为7～28 μm，则超声波加工精度可达±0.02 mm，甚至更高。2.影响超声波加工质量的因素 超声波加工质量主要有表面质量和加工精度两个指标。 影响超声波加工精度的因素除了机床精度外，还有工具制造精度、加工深度、磨料粒度以及外浇悬浮液法等。 07 二月 20231.3 超声波加工的工具设计 超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，由工具端面推动磨粒和工作液以一定的能量冲击工件进行加工。工具的结构尺寸、质量大小与变幅杆的连接好坏，对超声波振动系统的共振频率和工作性能影响较大。同时，工具的形状、尺寸和制造质量，对工件的加工精度有直接影响。 谢谢！