超声加工及振动切削页PPT文档

3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工
3.3.1.2 超声加工的特点和应用 简单，操作维修方便。
3）超声加工时，工件表面宏观切削力较 小，使得切削应力、切削热较小，不会引起 变形和表面烧伤等质量问题，因此其加工精 度和表面质量较高，如超声加工孔的尺寸精 度可达 0.01～0.02mm，甚至更高，表面粗 糙度值一般可达Ra1.6～0.1μm。
3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工 超声加工（USM）又称为超声波加工。
超声波是指频率超过人耳频率上限的一种振动 波，通常频率在16kHz以上的振动声波就属于 超声波。其特点是频率高、波长短、能量大， 传播过程中有显著的反射、折射、共振、损耗 等现象。超声加工不仅能加工硬质合金、淬火 钢等脆硬金属材料，而且更适合于加工玻璃、 陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属脆硬 材料，同时还可以用于清洗、焊接和探伤。
4）超声加工生产效率一般较低。
3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工
3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（2）超声加工的应用
超声加工虽然生产率比电火花和电解加工等低，但其加 工精度和表面粗糙度都比它们好，而且材料的加工范围广， 因此应用也比较广泛，常常作为电火花等加工后的抛光和光 整加工。图3-18为超声加工的几种应用。图3-19为一种电解 加工与超声磨削相结合的复合加工方法示意图 ，其加工速率 比单独用超声加工快8倍之多。近年来，超声加工与其他加工 方法相结合而进行的复合加工方法发展迅速，除超声电解加 工外，还有超声电火花加工、超声调制激光打孔、超声振动 切削加工（如图3-20所示）等，它们使加工精度、表面质量
和生产率得到了综合提高。
3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工 3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（2）超声加工的应用
图3-18 超声加工的应用
3.3 超声加工及振动切削 3.3.1 超声加工 3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（2）超声加工的应用
图3-19 超声电解复合加工
1-电解液槽 2-振动头
3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工
3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（1）超声加工的主要特点
1）适应范围广。超声加工不仅能加工硬 质合金、淬火钢等脆硬材料，而且更适合于 加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电 的非金属脆硬材料。
2）因脆性和硬度不大的材料对超声振动 有缓冲作用，因此工具可用较软的材料做成 较复杂的形状，使机床运动简化，机床结构
该加工方法的超声波振动方向有两种，即与进给方向一致的超声纵 振（图a）和与切削方向一致的扭振（图b）。超声纵振孔加工又可分为 刀具振动和工件振动两类。虽然振动体不同，但它们刀具与工件的相对 振动都是轴向的，因此加工效果基本一致。超声纵振孔加工的主要特点 有：
①生产率高，特别对于难加工材料， 生产率比普通钻削高2～3倍；
（2）超声加工的应用 ②努力解决用刀具超声振动孔加工时出
现的崩工艺参数间的关 系；
③进一步探索超声一机械光整强化工艺 参数，提高现场加工的稳定性；
④深入研究超声一机械光整强化孔加工 机理。
3.3 超声加工及振动切削 3.3.1 超声加工 3.3.1.1 超声加工的基本原理和加工装置
（1）超声加工的基本原理
超声加工是利用超声波作为动力，带动工 具作超声振动，通过工具与工件之间加入的磨 料悬浮液（工作液与磨料的混合液）冲击工件 表面而进行加工的一种成形方法。
3.3 超声加工及振动切削 3.3.1 超声加工 3.3.1.1 超声加工的基本原理和加工装置
（2）超声加工的应用
超声孔加工技术是一种先进的孔加工技术，但由 于影响因素很多，在许多方面仍不完善，其应用受到 限制。要全面推广超声孔加工技术，应注意下述问题：
①完善带磨料孔加工设备，扩大其应用范围，并 使其系列化、标准化；
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3.3.1 超声加工
3.3.1.2 超声加工的特点和应用
②不需退刀排屑，易实现机械化； ③加工精度和表面质量的很大提高， 表面粗糙度值可达Ra0.8μm，而且不 出现毛刺； ④可降低切削温度。
3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工 3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（2）超声加工的应用
超声扭振孔加工一般是将超声振动于刀具上， 振动方向与切削方向一致。这种孔加工机构复杂， 制造困难，但效果较好。超声扭振孔加工的主要特 点是：
3.3 超声加工及振动切削 3.3.1 超声加工 3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（2）超声加工的应用
图3-20 超声振动切削
1-车刀 2-换能器 3-变幅杆 4-工件
3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工
3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（2）超声加工的应用 1）采用刀具的超声振动孔加工
（1）超声加工的基本原理
超声加工的原理如图3-17所示。
1、15-工件 2、13-工具头 3-冷却水人口 4-换能器 5-励磁线圈 6-银钎料接缝 7-谐振支座 8-冷却水出口 9、12-变幅杆 10-磨料射流 11-磨料悬浮液14-磨料粒子 16-工件材料碎粒
3.3 超声加工及振动切削
3.3.1 超声加工
①易实现机械化，不需退刀排屑，适应于加工 细长深孔；
②切削力小；
③表面质量高。
3.3 超声加工及振动切削 3.3.1 超声加工 3.3.1.2 超声加工的特点和应用
（2）超声加工的应用 2）孔的超声光整强化 这是一种新型的孔加工方法，主要是对
孔进行精加工，目前正处于研究之中。
3.3 超声加工及振动切削 3.3.1 超声加工 3.3.1.2 超声加工的特点和应用
3.3.1.1 超声加工的基本原理和加工装置 （2）超声加工装置 一般超声加工装置的基本组成都包括超
声发生器、超声振动系统、机床本体和磨料 工作液循环系统等。除了有能将工频交流电 转变为有一定功率输出的超声频振荡、为加 工提供能量的超声发生器以外，超声振动系 统也是加工装置的关键部件。
超声振动系统一般由换能器、变幅杆及 工具组成（如图3-17所示）。