超声波加工论文
超声波加工技术论文
超声波加工技术论文超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。
这是店铺为大家整理的超声波加工技术论文,仅供参考!超声波加工技术论文篇一超声加工的应用及发展摘要:陶瓷、光学玻璃、功能晶体、金刚石、宝石和先进复合材料等具有优越的物理、化学和机械性能,在航空、航天、军工、电子、汽车和生物工程等领域正得到越来越广泛的应用,并且其应用还在不断向新的领域扩展。
与此同时,人们开始探索特种加工方式来加工这些难加工材料。
超声加工技术就是在此背景下发展起来的,实践证明,它是加工上述难加工硬脆材料的高效和经济有效的方法之一。
超声技术在工业中的应用开始于20世纪10~20年代,它是以经典声学理论为基础,同时结合电子技术、计量技术、机械振动和材料学等学科领域的成就发展起来的一门综合技术。
超声技术的应用可划分为功率超声和检测超声两大领域。
其中,功率超声是利用超声振动形成的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变,或者使这种状态改变加快的一门技术。
功率超声在机械加工方面的应用,按其加工工艺特征大致分为2类,一类是带磨料的超声磨料加工(包括游离磨料和固结磨料),另一类是采用切削刀具与其他加工方法相结合形成的超声复合加工。
关键词:超生加工发展特点及优势应用潜能一、超声加工技术的发展1927年,美国物理学家伍德和卢米斯最早作了超声加工试验,利用超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔。
但当时超声加工并未应用到工业上,直到大约1940年在文献上第一次出现超声加工(USM-Ultrasonic Machining)工艺技术描述以后,超声加工才吸引了大家的注意,并且逐渐融入到其他的工业领域。
1951年,科恩研制了第一台实用的超声加工机,为超声加工技术的发展奠定了基础。
USM提供了比常规机械加工技术更多的优点。
例如,导电和非导电材料它都可以加工,并且加工复杂的三维轮廓也可以像简单形状那样快速。
此外,超声加工过程不会产生有害的热区域,同时也不会在工件表面带来化学/ 电气变化,而且加工时在工件表面上所产生的有压缩力的残余应力可以增加被加工零件的高周期性疲劳强度。
超声波加工技术的研究与应用
超声波加工技术的研究与应用超声波是指频率大于20 kHz的机械波,因其具有易于调节、浅表性加工等优势,近年来在加工领域得到广泛应用,成为一种重要的新兴加工技术。
本文将从超声波加工技术的原理、特点、研究现状以及应用领域四个方面进行阐述。
一、超声波加工技术的原理超声波加工技术的核心原理是利用超声波传导的机械振动引起物体的微小位移,从而实现加工目的。
超声波加工技术通常采用高频振荡器产生超声波,其能量通过声波振幅传递到加工工具,再通过工具的振动作用于被加工物体。
这种超声波传导的振动能量有强烈的破坏性,可以使材料迅速产生渐进性断裂,从而进行相应的加工。
超声波加工技术可分为振动智能控制,超声冲击波加工控制,超声波整理和超声波车削几类。
二、超声波加工技术的特点超声波加工技术具有以下特点:(1)易于调节。
由于超声波频率可随意变换,所以加工过程中易于调控,不会对材料本身造成过大的损伤。
(2)针对表面加工。
由于超声波加工的振动频率大,因此只能实现浅表性的加工,通常用于表面修整、去毛刺、去污等精细处理。
(3)高效节能。
超声波加工技术的加工效率高,同时由于其加工方式具有局部性,因此能够充分利用能量,达到高效节能的目的。
三、超声波加工技术的研究现状目前,国内外对于超声波加工技术的研究大部分集中于超声波加工的机理、材料性能变化、加工参数优化等方面。
近年来,超声波加工技术在新材料加工领域得到广泛应用,如新型金属材料、高强度焊接材料等都可以用超声波加工来进行修整、加工、处理等。
此外,超声波加工技术还在精密加工、微机械加工等领域得到广泛应用,其中最典型的应用就是超声波打孔技术,多用于石英和陶瓷等硬质材料的加工。
四、超声波加工技术的应用领域超声波加工技术具有广泛的应用领域。
其中,应用最广的无疑是超声波手术刀,已成为现代微创手术的首选器械。
同时,在汽车、航空、航天、军工等领域,超声波加工技术也得到了广泛的应用,如超声波焊接、超声波清洗、超声波测厚等。
超声波在食品加工过程中的运用探析论文[大全五篇]
超声波在食品加工过程中的运用探析论文[大全五篇]第一篇:超声波在食品加工过程中的运用探析论文现今超声波技术已被各个领域所广泛应用,大多都是用于机械零部件和试验器具等的清洗、医疗器械(B 超)的消毒和药物的提取等。
超声波技术在食品加工中的应用也日益增加,广为人知的是超声波用于食品加工单一过程,也就是仅仅用于食品加工的某个特殊的环节,如原材料的解冻、冷冻,肉制品的入味等这些单一的加工过程。
在综述了超声波可用于食品加工单一过程的基础上,进一步探讨了超声波在食品加工全过程中的应用,为未来食品加工新技术提供了更为简单、环保的食品加工新思路,力求超声波技术在食品加工中的应用提升到新的高度。
超声波机理探讨通常把频率大于 20 kHz 的声波称为超声波。
超声波将声能通过换能器转化为机械能,从而使超声介质产生振动,进而产生的一系列物理生化效应。
从物理学角度可归结为三大效应,即热效应、空化效应和机械效应,超声波的频率和强度决定了超声波机械作用强弱。
超声波将声能通过换能器转化为机械能,导致介质不断地振动,从而产生大量的能量,能量的大小与超声波的频率、功率以及介质自身的特性(密度和流动性)有关,能量不断的聚集就会导致介质温度的升高[1].空化效应一般在液体介质中完成,由于超声波的振动使得液体介质也发生相应的振动,在振动中的液体出现拉应力,从而产生负压,负压迫使液体介质中的气泡逃逸出来,形成小气泡,而这些气泡非常不稳定,它们随着周围介质的振动不断地运动、长大,最终破裂。
而在气泡破裂的一瞬间伴随着激波会产生高温、高压等特殊的物理现象[2].超声波通过换能器将电能转换为声波能,而声波可以产生振动,即所谓的机械效应。
机械效应的强弱与声波能的大小有关,而超声波的频率和功率均与超声波所产生的机械能成正比。
超声波的机械效应是通过介质(一般是液体介质)的传播作用到物体的,并且不同强度的机械效应作用在不同物体上所产生的物理效应是不同的。
超声波技术在机械加工中的应用研究
超声波技术在机械加工中的应用研究引言机械加工领域一直以来都是工业发展的重要组成部分。
随着科技的不断进步,各种新技术应运而生,其中超声波技术作为一种创新型的加工方法,逐渐受到了研究者们的关注。
本文将探讨超声波技术在机械加工领域中的应用以及其对加工效率和质量的影响。
超声波技术的原理超声波指的是大于人类能听到的20千赫(kHz)频率的声波。
超声波技术利用超声波在介质中传播时的物理效应,实现对物体的加工、清洗、焊接等作用。
超声波具有高频、高能、高效的特点,可用于加工和处理利用传统方法难以实现的材料和工艺。
超声波在机械加工中的应用1. 振动加工超声波振动加工是超声波技术中的一项重要应用。
通过将超声波的机械振动传导至刀具上,可以提高刀具的切削性能和加工精度。
超声波振动加工可用于薄壁零件的薄切削加工、坚硬材料的高速切削加工等。
研究表明,超声波振动加工可以显著降低加工力和磨损,提高表面质量。
2. 清洗技术超声波清洗技术是超声波技术的另一项常见应用。
超声波在液体中产生的高频振动可以有效地使污垢与物体表面分离,从而实现高效的清洗效果。
在机械加工中,超声波清洗技术可用于清洗零件表面的油污、金属屑等杂质,使加工过程更为干净、快捷。
3. 精密焊接超声波焊接是超声波技术在机械加工中的另一项应用领域。
通过超声波的高频振动和热作用,可以将材料接触表面的分子间距离减小,使其发生塑性变形,从而实现焊接目的。
超声波焊接主要应用于精密仪器、电子元器件等领域,能够实现高强度、高效率的焊接效果。
超声波技术对机械加工的影响1. 提高加工效率超声波技术在机械加工中的应用可以提高加工效率。
例如,在超声波振动加工中,由于超声波的振动作用,切削力可以减小,切削速度可以增加,从而有效提高了加工效率。
此外,超声波清洗技术的应用也可以实现零件表面的快速清洗,减少了加工中的停留时间,进一步提高了加工效率。
2. 提高加工质量超声波技术的应用还可以提高加工质量。
超声波加工技术研究本科
超声波加工技术研究本科襄樊学院理工学院毕业论文题目超声波加工技术研究专业机械设计制造及其自动化(机制方向)班级姓名学号指导教师职称┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 超声波加工技术研究摘要:超声波加工技术因为其特有的加工特性被广泛应用于各行各业,尤其在机械加工中,比如研磨、深小孔加工探伤,清洗等。
而在再纺织、化工、食品方面也应用颇多,一些普通加工难以完成的工作通过超声波加工可以轻而易举地完成。
本论文就超声波加工技术的原理、发展及在以上方面的应用做出初步的研究和探索。
首先,对超声波加工的原理和产生机理做出了解,超声波加工是利用振动频率超过16000Hz 的工具头,通过悬浮液磨料对工件进行成型加工的一种方法。
其次,对超声波加工技术再机械加工中的应用做出研究,通过实例分别探讨其在研磨、洗削加工、深小孔加工中的应用,并与常规加工手段进行对比。
再者对超声波加工在清洗与探伤中的 应用做出基本的应用探究。
关键词:超声波加工,机械加工,其他应用┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Application Research of Machining Technology Based onUltrasonicAbstractUltrasonic machining technology because its peculiar processing characteristics are widely used in all walks of life, especially in mechanical processing, such as grinding, deep hole processing scald, cleaning, etc. And again in textile, chemical, food, some quite also applies to the finished work of ordinary processing by ultrasonic machining can easily finish. This paper, the principle of the ultrasonic machining technology development and application of the above make preliminary research and exploration. First, the principle of ultrasonic machining and its mechanism, ultrasonic machining is to know to use vibrations frequency of more than 16,000 Hz, through suspension abrasive tool to head the forming of a kind of method.Secondly, of ultrasonic machining technology to the application of mechanical processing make research, through examples in this paper the grinding and wash cutprocessing, deep hole processing applications, and compared with the conventional processing methods.Moreover of ultrasonic machining in cleaning and testing the application of the application to make basic study.Key words: Ultrasonic machining, mechanical processing, other applications┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊目 录 第一章 绪论 ...................................................... - 1 - 1.1超声波的概念 ........................................... - 1 - 1.2 超声波的产生 ........................................... - 1 - 1.3超声波的两个参数及其特点 ................................ - 1 - 1.5 超声波加工技术的应用现状及发展趋势 ..................... - 2 - 1.6超声波加工技术的基本原理 ................................ - 4 - 1.6.1超声波加工机床简介 ............................. - 5 - 1.6.2 超声振动加工 .................................. - 5 - 1.6.3 超声复合加工 .................................. - 7 - 1.7研究的目的与意义 ........................................ - 8 - 第二章 超声波精密研磨 .............................................- 10 - 2.1超声研磨的原理 .........................................- 10 - 2.2 超声波研磨的装置 .......................................- 12 - 第三章 超声波深小孔加工 ...........................................- 14 - 3.1超声波振动钻的基本原理 ..................................- 14 - 3.2超声波加工的刀具 ........................................- 17 - 3.3刀具与机体的连接 ........................................- 18 - 3.4 超声波加工深小孔的实际应用—对玻璃小孔的钻削加工 ........- 19 - 3.4.1磨料选择 .......................................- 19 - 3.4.2工具的振幅与频率的选择 .........................- 19 - 3.4.3加工压力的选择 .................................- 19 - 3.4.4磨料悬浮液浓度的参数选择 .......................- 20 - 3.4.5加工效果与缺陷 .................................- 20 -┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第四章 超声波铣削加工 .............................................- 21 -4.1 超声波铣削加工的原理与特点 .............................- 21 -4.2 超声铣削机床 ...........................................- 22 -4.3超声波铣削加工中材料去除率模型 ..........................- 23 - 4.4分层厚度对材料去除率的影响 ..............................- 26 - 第五章 超声波的其他应用 ...........................................- 26 -5.1.超声波探伤 .............................................- 26 - 5.1.1 超声波探伤的概念...............................- 26 - 5.1.2 超声波探伤的原理...............................- 27 - 5.1.3.超声波探伤在管道焊缝中的实例应用及分析 .........- 28 - 5.1.4 超声波技术在探伤应用中的优缺点 .................- 31 - 5.2超声波清洗 .............................................- 32 - 5.2.1超声波清洗的基础 ...............................- 32 - 5.2.2超声波清洗原理 .................................- 32 - 5.2.3超声波清洗机 ...................................- 33 - 5.2.4超声波清洗的主要技术参数 .......................- 33 - 5.2.5影响超声波清洗的技术参数 .......................- 34 - 5.2.6超声波清洗的优点 ...............................- 34 - 第六章 总结 ......................................................- 35 - 致 谢 ............................................................- 36 - 参考文献 .........................................................- 37 -┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第一章 绪论超声波加工包括超声振动加工和超声复合加工两种方法这两种超声波加工方式在一些常规加工方式无法解决完成的时候它们能很容易的进行加工。
超声波在精密加工中的应用研究
超声波在精密加工中的应用研究超声波技术是一种在材料加工过程中非常重要的工艺技术,它可以增强处理效果,优化工件质量,缩短加工周期,降低能源消耗。
近年来,随着科学技术的进步和工业化生产的不断发展,超声波技术在精密加工领域发挥的作用越来越大。
本文将探讨超声波在精密加工中的应用研究。
一、超声波在金属加工中的应用1. 拉伸加工中的应用超声波在拉伸加工中的应用较为普遍,它可以使金属材料在最小的变形条件下达到极限变形程度。
超声波是基于共振原理,在振幅足够大时,其作用力可以远远超过传统的拉伸加工。
目前,超声波拉伸加工已广泛应用于锻造、压铸、拉伸等金属加工领域。
2. 表面处理中的应用超声波在金属表面处理中的应用主要包括超声波磨料、超声波打磨、超声波除锈等。
这些处理方式可以使金属表面更加平滑,减少金属表面的缺陷,提高金属表面的质量和稳定性。
3. 金属切削加工中的应用超声波在金属切削加工中的应用与其他技术相比具有独特的优势,它可以提高加工质量,缩短加工周期,降低加工成本等。
目前,超声波在金属切削领域已得到广泛应用,如超声波加工中心、超声波切割机、超声波皮带磨削机等。
二、超声波在非金属加工中的应用除了在金属加工中广泛应用之外,超声波技术在非金属加工领域中也发挥了不同的作用。
1. 塑料加工中的应用超声波技术在塑料加工领域中具有广泛的应用前景,主要包括超声波焊接、超声波水处理和超声波清洗等。
这些应用可以提高产品的品质和稳定性,同时缩短生产周期。
2. 陶瓷加工中的应用超声波在陶瓷加工中的应用主要包括超声波破碎、超声波磨料和超声波鼓磨等。
这些应用可以提高陶瓷工件的质量和精度,同时降低加工难度和成本。
三、超声波在医疗领域中的应用除了在工业领域中应用之外,超声波技术在医疗领域中也具有广泛的应用。
超声波在医疗领域中的优点在于非侵入性、无放射性、低成本和可重复使用等方面。
目前,超声波医疗设备已非常普及,主要包括超声波诊断仪、超声波手术机和超声波治疗仪等。
毕业论文-超声加工研究
摘要:超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀来去除材料, 或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行加工, 或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。
本论文介绍了超声加工的工作原理和技术发展历程,分析了各组成单元的功用和技术难题,对超声发生器和变幅杆进行了相对研究,并分析了时下主要的旋转超声加工的关键技术。
关键字:超声频振动,超声发生器,变幅杆,旋转超声。
第1章.前言超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料, 或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工, 或利用超声振动使工件相互结合的加工方法[1]。
几十年来, 超声加工技术的发展迅速, 在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究和应用, 尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题,取得了良好的效果。
第2章.超声加工技术的发展历程超声加工起源于20 世纪50 年代初。
最早研究超声加工技术的国家是日本。
70 年代中期,日本对振动切削与超声磨削方面的研究已相当深入且已应用于生产。
20世纪50年代末60年代初,原苏联对超声加工研究也发表过很有价值的论文。
其在超声车削、磨削、光整加工、复合加工等方面均有生产应用,并取得了良好的经济效益。
1973 年,前苏联召开了一次全国性的讨论会,充分肯定了超声加工的经济效果和实用价值,对这项新技术在全国的推广应用起到了积极的作用。
美国于20 世纪60 年代初开始对超声加工进行研究。
由于当时超声加工技术还不是很成熟,包括声振系统、换能器、发生器的设计制造和质量都较差,因此停止了其研究工作。
在20 世纪70 年代中期,其超声钻中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面,已处于生产应用阶段;超声车削、钻孔、镗孔已处于试验性生产设备原形阶段;通用超声振动切削系统已供工业应用,目前已形成部分标准。
超声波制造加工技术研究
超声波制造加工技术研究一、引言超声波制造加工技术是一种高效、精准、无损的制造加工技术。
它通过超声波的高频振动将工件表面的材料剥离下来,从而实现精密加工。
目前,超声波制造加工技术广泛应用于机械加工、半导体制造、医学、化工、食品加工等领域,并取得了重要进展。
二、超声波制造加工技术原理超声波制造加工技术是一种通过超声波破坏材料的层内结合力、表面锈蚀或微爆作用,将工件上杂质、氧化物等物质与材料表面分离下来的制造加工技术。
超声波加工主要依靠超声波的高频振动+剪切应力加速材料表面或内部的杂质、氧化物等不良物质的脱落。
具体原理如下:1.声振波的传导和作用通常把物体的固定表面划分成许多微小的震动单元,并将这些单元连接成一组使之产生类似于半波振动的声振波。
当这些声振波通过液体屏障时以透反射为主并且与材料相互作用时,由于与固定表面的声阻抗不同,其阻挡的声反射显得更强,而与输送流体的声阻抗不同,则离开物体后的声波示得更弱。
由此,形成的声谱梯度是其作用的主要原因之一。
同时,所产生的这种声波振动和剪切也会引起位于其内部分子间的分布状态的变化,使之发生破裂或受损。
2.疏水性和液-固-气疏水性是由于表面透明活化所引起的,当在由溶液中悬浮的固体粒子与溶液接触时,表面电-键键效应和键键分离时出现锚定的现象。
由于材料表面上的疏水性较高,因此碎片端具有会积作用,易于在其中夹带气体,从而形成气泡和裂纹等影响物体表面物理和化学性能的现象。
超声波剪切和振动作用得以加速疏水液体与固体粒子之间的界面物理化学反应,有利于界面材料的分离和排除。
三、超声波制造加工技术实践研究超声波制造加工技术在实践中具有广泛应用。
以下列举几个常见的实例:1.机械加工超声波制造加工技术在数控加工和精密加工中大显身手。
在零件加工中,超声波加工可以精确切割多种硬度和厚度的金属、非金属材料、玻璃、陶瓷等,同时超声波制造加工技术还可以用于精细刻划等细精加工。
2.医学超声波制造加工技术在医学领域也有着广泛应用。
超声加工论文超声加工的论文
超声加工论文超声加工的论文带内加工倒角钢管对接焊接接头超声波检测[摘要]火力发电厂中的各种管道部件对接接头时有在焊件内侧加工倒角的情况,给超声波检测带来很大困难,文章介绍带内加工倒角对接焊接接头的结构特点和超声波检测的一般技术方法,全面分析该类接头超声波探伤中可能出现的各种非缺陷回波并进行定位计算,以便对缺陷回波的甄别,避免检测过程中的误判。
[关键词]焊接接头;超声波;检验一、前言带内加工倒角对接焊的情况在实际检验工作中经常碰到,超声波检测回波复杂,对缺陷回波的判断有一定技术难度。
对不等厚平板对接焊件或能用手接触到内壁的带内加工倒角管对接焊件的超声波检测,回波的判断相对来说还容易些,而对无法触及内壁的情况检测就困难得多。
大型火力发电厂中的蒸汽管道、高压给水管道和各种集箱等对接接头不管两侧焊件等厚或不等厚,时有在焊件内侧加工倒角的情况,给超声波检测带来很大困难。
不了解接头结构或没有一定技术水平和丰富经验的检测人员对该类焊接接头进行检测时,面对杂乱的回波往往感到困惑,或者是妄下错误的结论,造成不必要的返修和重大经济损失。
某锅检所在对一电厂主蒸汽管焊接接头监检时就发生过这样的情况,错误认为连接流量孔板管的几道焊接接头有多处严重的超标缺陷波,要求更换设备,严重拖延了工期,并给厂家造成重大经济损失。
事后经笔者和多方专家检验确认,所谓的“缺陷”波其实是由于带内加工倒角焊接接头结构的特殊性导致的变形波,由于检测人员技术不熟练和经验不足引起误判。
为避免类似的情况再次发生,本文对该类焊接接头的超声波检测技术作一些介绍,以供同行参考。
二、焊件的坡口结构按有关技术规范(如DL/T869-2004火力发电厂焊接技术规程)规定,焊件组对时应使内壁齐平,不同厚度焊件对口时一般应按图1所示的形式进行加工。
内加工倒角距焊件边有一水平段,这样在超声波检测时由内倒角引起的反射波一般不会干扰判伤。
但安装现场组对时由于加工条件有限或由于其他原因,往往加工成图1(d)的形式,超声波检测时接头内倒角反射的回波会干扰判伤,内倒角角度条件符合时还会产生变形纵波,使得判伤更加复杂,对没有一定经验的检验人员非常容易导致误判。
特种加工-超声加工小论文
目录1 前言 (2)2 超声波及其特性 (3)2.1 超声波的定义 (3)2.2 超声波的特性 (3)3 超声加工 (3)3.1超声加工的基本原理 (4)3.2 超声加工的特点 (4)3.3 超声加工设备 (5)4 超声加工的应用 (5)4.1型孔、型腔加工 (5)4.2切割加工 (6)4.3复合加工 (6)4.4超声清洗 (6)4.4.1超声清洗的原理 (6)4.4.2超声清洗的特点 (7)5 结论 (7)参考文献 (7)超声加工作者:指导教师:摘要:传统的机械加工已有很久的历史,它对人类生产和物质文明起到了极大的作用。
随着生产发展和科学实验的需要,很多工业部门,尤其是国防工业部门,要求尖端科学技术向着高精度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展。
因此,特种加工作为一个时代强音等上舞台,它就具备了上述特点。
本文就对特种加工里的超声加工进行了系统性的介绍,展现了超声加工的强大优势和发展潜力。
关键词:超声波超声加工超声加工的应用1 前言超声加工(Ultrasonic Machining, USM)有时候也称超声波加工,是特种加工的一种。
有些特种加工,像电火花加工和电化学加工都只能加工金属导电材料,不易加工不导电的非金属材料。
然而超声加工不仅能加工硬质合金、淬火刚等硬脆金属材料,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、焊接和探伤等。
2 超声波及其特性2.1 超声波的定义声波是人耳能感受的一种纵波,它的频率在16~16000Hz范围内。
当频率超过16000Hz超出一般人耳听觉范围,就称为超声波。
2.2 超声波的特性超声波和声波一样,可以在气体、液体和固体介质中纵向传播,它主要具有下列特性:(1)超声波能传递很强的能量。
超声波的作用主要是对其传播方向上的障碍物施加压力(声压)。
因此,有时可用这个压力的大小来表示超声波的强度,传播的波动能量越强,则压力也越大。
超声波加工论文
超声波加工摘要:超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。
它能广泛应用于各个领域,特别对于一些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法达到要求的工件。
目前经过几十年的发展,超声波加工技术已逐步成熟,并已在一些要求条件高、加工工艺复杂、精度要求高的领域逐步发展起来,相信随着技术的发展它的应用范围及领域会越来越广。
关键词:超声波;研究前沿;应用领域引言:超声波随着技术的发展越来越为人们所应用,他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。
特别在现代这个迅猛发展的社会它的地位越来越重要,我们应该加快它的发展速度,为我们所用。
超声波加工(USM)是利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。
超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果,其中磨料的连续冲击是主要的。
加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液,并在工具头振动方向加上一个不大的压力,超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动,变幅杆将振幅放大到0.01~0.15mm,再传给工具,并驱动工具端面作超声振动,迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面,把加工区域的材料粉碎成很细的微粒,从材料上被打击下来。
虽然每次打击下来的材料不多,但由于每秒钟打击16000次以上,所以仍存在一定的加工速度。
与此同时,悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处,加速了破坏作用,而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环,使变钝的磨料及时得到更新。
一、超声波加工的原理1.1 超声波概述“超声波”这个名词术语,用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波,通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。
超声波的上限频率范围主要是取决于发生器,实际用的最高频率的界限,是在5000MHz的范围以内。
超声波加工在复合加工中的实际应用分析
河南机电高等专科学校先进制造技术课程论文论文题目:超声波加工在复合加工中的实际应用分析系部:机械工程系专业:机械制造与自动化班级:机制122学生姓名:学号:指导教师:2014年11月3日摘要:通过对超声波和超声技术的解释举例,以及对超声复合技术的理解,更深入的体会超声波在超生复合技术中的应用,对超声复合的作用,起关键作用,对这一方面的认知和超声复合的定义。
关键词:超声波超声复合一超声波1.超声波定义我们知道,当物体振动时会发出声音。
科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹。
我们人类耳朵能听到的声波频率为20~20,000赫兹。
因此,当物体的振动超过一定的频率,即高于人耳听阈上限时,人们便听不出来了,这样的声波称为“超声波”。
通常用于医学诊断的超声波频率为1~5兆赫。
超声波具有方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远等特点。
可用于测距,测速,清洗,焊接,碎石等虽然说人类听不出超声波,但不少动物却有此本领。
它们可以利用超声波“导航”、追捕食物,或避开危险物。
大家可能看到过夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里来回飞翔,它们为什么在没有光亮的情况下飞翔而不会迷失方向呢?原因就是蝙蝠能发出2~10万赫兹的超声波,这好比是一座活动的“雷达站”。
蝙蝠正是利用这种“雷达”判断飞行前方是昆虫,或是障碍物的。
2.超声波的特点:1、超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。
2、超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离。
3、超声与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应。
(治疗)超声波是一种波动形式,它可以作为探测与负载信息的载体或媒介(如B超等用作诊断);超声波同时又是一种能量形式,当其强度超过一定值时,它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用,去影响,改变以致破坏后者的状态,性质及结构(用作治疗)。
3.超声波加工原理超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法,加工原理如图1.1所示。
机械制造中的超声波加工技术研究
机械制造中的超声波加工技术研究超声波加工技术是一种利用超声波振动传递能量和破碎材料的先进加工技术。
近年来,随着科学技术的发展和制造业的进步,超声波加工技术在机械制造领域中得到了广泛的应用。
一、超声波加工技术的原理超声波加工技术利用超声波振动在材料中产生高频、高幅度的机械振动,通过材料的内部摩擦和外界力的作用,使材料产生应力、应变、破裂等效应,以实现其加工目的。
其核心原理包括声波传播、声能吸收、声压效应等。
二、超声波加工技术的应用1. 金属加工超声波在金属加工中有广泛的应用,特别是在薄材、薄壁管、异型管等特殊材料的切割、切槽和焊接等工艺中表现出了良好的效果。
超声波加工技术可以提高切割、切槽的精度,降低切割过程中的热影响区域,减少材料的变形和破裂。
2. 高分子材料加工超声波加工技术在高分子材料加工中的应用,主要包括塑料焊接和塑料压缩成型等。
超声波加工可加速塑料颗粒的熔化,提高熔融的均匀性和品质,从而提高塑料制品的机械性能和外观质量。
3. 半导体加工超声波加工技术在半导体工艺中的应用得到了广泛的关注。
通过超声波加工技术,可以实现对半导体芯片的薄化、切割和清洗等过程的高效、精密加工,提高了半导体产品的可靠性和制造效率。
4. 精密加工超声波加工技术在精密加工领域中有着重要的应用。
例如,利用超声波加工技术可以实现对微细孔的加工,提高加工孔的形状和尺寸的控制能力。
此外,超声波加工技术还可以应用于微细加工、微型装配和微电机等领域。
三、超声波加工技术的优势和挑战超声波加工技术相比传统的加工方法具有以下优势:加工速度快、精度高、热影响区域小、加工表面光滑等。
同时,超声波加工技术也面临着一些挑战,例如超声波传输效率低、设备成本高、力量输出不稳定等问题。
四、超声波加工技术的发展趋势随着科学技术的发展和制造业的进步,超声波加工技术在机械制造领域中的应用前景十分广阔。
未来,超声波加工技术将更加注重提高加工的自动化程度、加工能力和加工质量,并将与其他先进制造技术相结合,推动机械制造业的发展。
精密加工中的超声加工技术研究
精密加工中的超声加工技术研究
超声加工技术在现代精密加工中具有广泛的应用前景。
广泛的应用前景起因于它的高效和精准的功能。
精密加工在制造业中占据了非常重要的地位,而超声加工技术的原理和应用逐渐引起人们的重视。
超声波的频率高,波长短,因此它可以实现比传统方法更高效地制造出许多精密加工商品。
超声加工技术的优势在于精准、高效和可控。
通过单元化系统和辅助模块,超声波可以实现几纳米的精度。
所以,超声加工可以达到超过一般加工能力的技术要求。
此外,超声加工技术可以减少热变形、热裂缝等现象的出现。
使用超声加工技术还可以大大提高生产效率。
在汽车工业中,使用超声加工来清理发动机缸套。
超声波在镶嵌颗粒的介质中能够产生互相碰撞的效果,这种现象可以实现清洁的效果。
此外,超声加工可以用在金属零件的切割、粘接和打孔等精密加工过程中。
这种方法可以将加工效率提高2-5倍。
在医疗领域,使用超声加工技术制造高精度的手术器械。
超声波不仅能够用来治疗人类疾病,还能用来制造人工器械。
当前,超声加工技术正在取代传统制造工艺,成为医疗器械行业的主导制造技术。
总之,超声加工技术由于制造精度高、加工效率高、应用广泛等优势,得到越来越多制造商、消费者的青睐。
在未来,超声加工技术的应用可能还会扩大,更适应生产线和流水线式生产。
超声波加工机床在材料加工领域的应用研究
超声波加工机床在材料加工领域的应用研究引言:材料加工一直以来都是制造业中不可或缺的重要部分,随着科技的不断进步与发展,各种新型加工技术也随之诞生。
超声波加工机床作为一种新兴的加工技术,在材料加工领域中表现出独特的优势,因此越来越受到研究和应用的关注。
本文将重点研究超声波加工机床在材料加工领域中的应用,并探讨其优势、限制以及未来的发展前景。
1. 超声波加工机床的工作原理超声波加工机床利用声波的震动频率高于20kHz的特性来进行加工。
其工作原理主要包括超声波的发生与传导、提供振动源和耦合装置等。
超声波通过振动源产生机械振动,通过耦合装置将振动传导到工具上,然后工具的振动被传递到材料表面,从而实现材料的加工和改性。
2. 超声波加工机床的应用领域超声波加工机床在材料加工领域中具有广泛的应用。
首先,它在金属加工方面具有突出的优势。
超声波振动可以改变金属表面的状态,提高金属的硬度、强度和耐磨性。
其次,超声波加工机床还被应用于陶瓷加工。
通过超声波的作用,可以提高陶瓷的质量和加工效率。
此外,超声波加工机床还可以用于非金属材料的切割、组装和打印等方面。
3. 超声波加工机床的优势超声波加工机床相比传统的加工方法具有明显的优势。
首先,它具有高精度和高效率的特点。
超声波振动能够在微米级别上进行精确控制,从而实现高精度的加工。
其次,超声波加工机床能够更好地处理脆性材料。
相比传统的加工方式,超声波加工可以减少或避免材料的损伤和裂纹。
此外,超声波加工机床还具有无热影响和无材料变形等优点。
4. 超声波加工机床的局限性虽然超声波加工机床具有许多优势,但仍然存在一些局限性。
首先,超声波加工适用范围有限。
由于超声波的工作频率受限,只能用于特定材料和特定加工工艺。
其次,超声波加工机床的成本较高。
与传统的加工设备相比,超声波加工机床的价格较高,导致其在实际应用中受到一定的限制。
此外,超声波加工机床的稳定性和可靠性需要进一步提高。
5. 超声波加工机床的未来发展前景随着材料科学和制造技术的发展,超声波加工机床在材料加工领域的应用前景十分广阔。
超声波加工[精彩]
浅论特种加工之超声波加工的应用机械设计制造及其自动化专业2004级3040301035 宋新华传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。
随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。
由于受刀具材料性能、结构、设备加工能力的限制,使用传统的切削加工方法很难完成,为了解决这些加工的难题,新型特种加工方法应运而生。
各种硬脆材料和硬脆复合材料很难用传统刀具进行加工,因而往往采用非传统的工艺方法进行加工,这些非传统工艺方法多数直接使用各种能量,如超声波加工和激光加工等。
超声波加工始于1927年,几十年来,超声加工技术的发展迅速,在超声振动系统、超声复合加工等领域均有较广泛的研究和应用,尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题,如玻璃、陶瓷、石英、金刚石、硅等,取得了良好的效果【1】一、超声波加工的系统构成在工件和工具间加入磨料悬浮液,由超声波发生器产生超声振动波,经换能器转换成超声机械振动,使悬浮液中的磨粒不断地撞击加工表面,把硬而脆的被加工材料局部破坏而撞击下来。
在工件表面瞬间正负交替的正压冲击波和负压空化作用下强化了加工过程。
因此,超声波加工实质上是磨料的机械冲击与超声波冲击及空化作用的综合结果。
超声波加工系统由机床、超声波电源、超声振动系统、主轴旋转系统、主轴轴向进给系统、轴向力反馈保护系统等组成,其中超声振动系统是超声加工设备的核心部分,由换能器、变幅杆和工具头等部分组成。
下面将系统的各个部分分别介绍。
1.1 超声波换能器超声波换能器的作用是将高频电振动转变为机械振动。
实现这种转变主要采用以下2种方法。
1)磁致伸缩法某些铁磁体或铁氧化体在变化的磁场中,由于磁场的变化,其长度也发生变化的现象,称为磁致伸缩效应。
磁致伸缩换能器因为具有较低的Q值(Q是能量峰值的锐度) ,所以它能传递很宽的频率。
【精品毕设】超声波加工以及机床设计
1. 绪论1.1 论文的提出及其应用价值1.1.1 课题所属研究领域由于各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现,对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的问题。
对这些材料用传统加工方法十分困难,于是产生了特种加工技术,双面超声波加工就是其中一种。
超声波加工(USM)是利用超声波振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料,或给工具或工件沿一定方向施加超声波频振动进行振动加工,或利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。
几十年来,超声波加工技术的发展迅速,在超声波振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声波复合加工领域均有较广泛的研究和应用,尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题,取得了良好的效果。
超声波加工非常适合于加工硬脆材料,而且不会损害工件表面,所以是加工硅工件的理想方法[1]。
超声波加工方法是近50年来逐步发展的一种新型加工方法。
在难加工材料和精密加工中,超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果,具有广泛的应用范围。
超声波加工技术横跨机械学、电学、和声学三个学科,因而可把超声波加工视为交叉学科[1]。
1.1.2 课题的理论意义和应用价值如今的一些材料,如硅晶体具有强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、比重低和自润滑等优良特性,已在电子、机械、能源、航空航天等众多领域显示出相当广泛的应用前景。
然而,硅材料的加工十分困难,尤其是对于具有复杂型面的硅材料零件至今尚无有效的加工手段。
目前硅材料的加工技术已成为制造业研究的热点。
材料的加工技术中,金刚石磨削方法只能加工简单型面的零件,而对于较复杂的型面,如有锐角要求的槽形零件和非回转体表面,就无能为力了;激光束加的微观裂工(LBM)技术虽然可用于硅零件的加工,但会使加工表面产生达50m纹,很难适应航空航天重要零件的要求;此外,由于硅材料电导率低且化学稳定性好的限制,使得电火花(EDM)及电化学(ECM)加工方法不适于加工硅零件。
超声波加工机床加工精度与表面质量的优化研究
超声波加工机床加工精度与表面质量的优化研究超声波加工机床是一种新型的非传统加工设备,利用超声波振动技术对工件表面进行加工。
与传统机械加工相比,超声波加工具有高效率、精度高、加工表面质量好等优点。
然而,在实际应用过程中,超声波加工机床的加工精度和表面质量仍然面临一些挑战。
因此,对于超声波加工机床的加工精度与表面质量进行优化研究具有重要意义。
首先,要提高超声波加工机床的加工精度,需要从加工过程的控制方面入手。
加工时需合理选择合适的超声波振幅、频率和加工速度等工艺参数,使其与工件的材料特性相匹配。
此外,要保证加工过程中的稳定性和一致性,减小因机床结构等因素造成的振幅和频率变化,从而提高加工的准确度。
同时,采用先进的控制技术,如闭环控制系统和自适应控制算法,能够实时监测和调整超声波加工机床的工艺参数,有效提高加工的精度。
其次,优化超声波加工机床的表面质量需要考虑材料特性、超声波工艺参数和刀具等多个因素的综合影响。
在选择刀具时,应考虑刀具的材料、形状和刃口尺寸等因素,使其与工件相适应,从而减小加工过程中的振动和切削力,提高表面质量。
此外,合理选择工艺参数,如超声波频率、振幅和加工速度等,能够控制切削过程中的热量和应力,减小工件的变形和表面缺陷,从而改善表面质量。
另外,采用先进的润滑剂和冷却系统,能够降低加工时的摩擦和热量,有效提高表面质量。
最后,为了进一步优化超声波加工机床的加工精度和表面质量,可以结合其他加工方法进行联合加工。
例如,采用超声波和电火花加工相结合,能够充分发挥两种加工方法的优点,提高加工的准确度和表面质量。
此外,利用数控技术和机器人技术等,可以实现超声波加工机床的自动化和智能化,进一步提高加工的精度和表面质量。
综上所述,超声波加工机床的加工精度与表面质量的优化研究是现代制造技术中的热点问题。
通过合理选择工艺参数、优化控制系统和刀具选择等方面的优化措施,能够有效提高超声波加工机床的加工精度和表面质量。
超声波加工技术的发展与应用研究
超声波加工技术的发展与应用研究一、引言随着现代工业的发展,加工技术也在不断提高和改进,其中超声波加工技术得到了越来越广泛的应用。
超声波加工技术是利用高频率声波在材料中产生的机械振动,产生一系列物理效应来实现加工的一种加工方式。
超声波加工技术与传统加工相比,其加工效率更高,加工精度更高,对材料的破坏性也更小。
因此,超声波加工技术在航空航天、汽车、电子、医疗等领域已经得到广泛应用。
二、超声波加工原理超声波加工技术是利用高频率声波在材料中产生机械振动,从而实现加工的技术。
其实现加工的原理是利用超声波的物理效应,在材料内部产生应力、应变和微动。
在超声波加工中,超声波振动使得加工头或加工刀顶部振动,其振动方向为径向;材料内部也随之产生了与之相同方向的振动。
这种振动使材料内部的分子产生摩擦和碰撞,从而产生热量,将材料局部加热,熔化或者溶解达到切削的效果。
在超声波加工中,还会产生空蚀效应,即在大气压下液体内的气体受到降压作用从而形成气泡,随后气泡发生由于撞击、膨胀和破裂等效应摆脱液体束缚。
这种空蚀效应在超声波加工中能够达到非常完美的切削加工效果。
三、超声波加工技术的种类目前,超声波加工技术已经发展成为多种不同的技术,常见的有超声波振荡切削、超声波切割、超声波冲击摩擦焊接、超声波清洗等。
以下分别介绍其中几种应用比较广泛的超声波加工技术。
1. 超声波振荡切削超声波振荡切削是一种利用超声波振动在材料中产生蚀刻和切削的加工方式。
初期的超声波振荡切削主要是利用超声波在材料中引起的振动作用,使得加工头也取得了与工件一样的加工效果,以此使得切削面的光洁度和精确度提高。
超声波振荡切削的优点是加工精度高、降低了工件表面的损伤、提高了工件的表面光洁度、延长了刀口的使用寿命、减少了加工过程对材料的损害,特别是在针对硬质材料和脆性材料时更为突出。
2. 超声波切割超声波切割就是利用超声波振荡引起的微动将切割刃与工件产生间歇接触来实现切割加工。
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超声波加工摘要:超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。
它能广泛应用于各个领域,特别对于一些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法达到要求的工件。
目前经过几十年的发展,超声波加工技术已逐步成熟,并已在一些要求条件高、加工工艺复杂、精度要求高的领域逐步发展起来,相信随着技术的发展它的应用范围及领域会越来越广。
关键词:超声波;研究前沿;应用领域引言:超声波随着技术的发展越来越为人们所应用,他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。
特别在现代这个迅猛发展的社会它的地位越来越重要,我们应该加快它的发展速度,为我们所用。
超声波加工(USM)是利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。
超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果,其中磨料的连续冲击是主要的。
加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液,并在工具头振动方向加上一个不大的压力,超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动,变幅杆将振幅放大到0.01~0.15mm,再传给工具,并驱动工具端面作超声振动,迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面,把加工区域的材料粉碎成很细的微粒,从材料上被打击下来。
虽然每次打击下来的材料不多,但由于每秒钟打击16000次以上,所以仍存在一定的加工速度。
与此同时,悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处,加速了破坏作用,而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环,使变钝的磨料及时得到更新。
一、超声波加工的原理1.1 超声波概述“超声波”这个名词术语,用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波,通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。
超声波的上限频率范围主要是取决于发生器,实际用的最高频率的界限,是在5000MHz的范围以内。
在不同介质中的波长范围非常广阔,例如在固体介质中传播,频率为25kHz的波长约为200mm;而频率为500MHz的波长约为0.008mm。
超声波和声波一样,可以在气体、液体和固体介质中传播。
由于超声波频率高、波长短、能量大,所以传播时反射、折射、共振以及损耗等现象更显著。
在不同的介质中,超声波传播的速度c亦不同,例如c空气=331m/s;c水=1430m/s;c 铁=5850m/s 。
速度c 与波长λ和频率f 之间的关系可用下式表示:f c=λ超声波具有如下几种主要性质:1、超声波能传递很强的能量;2、超声波的空化作用;3、超声波的反射、透射、折射;4、超声波的衍射;5、超声波的干涉和共振。
1.2 超声波加工原理超声波加工是利用工具断面的超声振动,通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法,加工原理如图1.1所示。
加工时,在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液,并在工具头振动方向加上一个不大的压力,超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动,变幅杆将振幅放大到0.01~0.15mm ,再传给工具,并驱动工具端面作超声振动,迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面,把加工区域的材料粉碎成很细的微粒,从材料上被打击下来。
虽然每次打击下来的材料不多,但由于每秒钟打击16000次以上,所以仍存在一定的加工速度。
与此同时,悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处,加速了破坏作用,而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环,使变钝的磨料及时得到更新。
1.3 超声波的加工特点1、加工范围广;a .可加工淬硬钢、不锈钢、钛及其合金等传统切削难加工的金属、非金属材料;特别是一些不导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石及各种半导体等,对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工,但生产率低;b .适合深小孔、薄壁件、细长杆、低刚度和形状复杂、要求较高零件的加工;c .适合高精度、低表面粗糙度等精密零件的精密加工。
2、切削力小、切削功率消耗低;由于超声波加工主要靠瞬时的局部冲击作用,故工件表面的宏观切削力很小,切削应力、切削热更小。
3、工件加工精度高、表面粗糙度低;可获得较高的加工精度(尺寸精度可达0.005~0.02mm )和较低的表面粗糙度(Ra 值为0.05~0.2),被加工表面无残余应力、烧伤等现象,也适合加工薄壁、窄缝和低刚度零件。
4、易于加工各种复杂形状的型孔、型腔和成型表面等;5、工具可用较软的材料做成较复杂的形状;6、超声波加工设备结构一般比较简单,操作维修方便。
二、超声波研究现状及应用2.1 超声波深小孔加工在相同的要求及加工条件下,加工孔比加工轴要复杂得多。
一般来说,孔加工工具的长度总是大于孔的直径,在切削力的作用下易产生变形,从而影响加工质量和加工效率。
特别是对难加工材料的深孔钻削来说,会出现很多问题。
例如,切削液很难进入切削区,造成切削温度高;刀刃磨损快,产生积屑瘤,使排屑困难,切削力增大等。
其结果是加工效率、精度降低,表面粗糙度值增加,工具寿命短。
采用超声加工则可有效解决上述问题。
前苏联在20世纪60年代就生产出带磨料的超声波钻孔机床。
在美国,利用工具旋转同时作轴向振动进行孔加工已取得了较好的效果。
日本已经制成新型UMT-7三坐标数控超声旋转加工机,功率450 W,工作频率20 kHz,可在玻璃上加工孔径1.6 mm、深150 mm的深小孔,其圆度可达0.005mm,圆柱度为0.02 mm。
英国申请了电火花超声复合穿孔的专利,该装置主要用于加工在导电基上有非导电层的零件,如在金属基上涂有压电陶瓷层的零件。
整个加工过程分两个阶段进行:首先用超声振动将非导电层去除掉,当传感器感知金属层出现时,即改用电加工或电火花与超声复合的方法进行加工。
该装置有效地解决了具有导电层和非导电层零件孔的加工问题。
2.2 拉丝模及型腔模具研磨抛光聚晶金刚石拉丝模超声研磨抛光技术在国内外已获得广泛应用,新的超声研磨抛光方法和设备已出现。
北京市电加工研究所提出的“超硬工具材料电火花超声波复合抛光方法”,其特点是:采用超声频信号调制高频电火花脉冲电源与超声加工复合进行聚晶金刚石拉丝模研磨抛光。
该技术已获得国家专利,并在生产中获得应用。
2.3 难加工材料的超声波加工金属和非金属硬脆材料的使用越来越广泛,尤其是陶瓷材料,具有高硬度、耐磨损、耐高温、化学稳定性好、不易氧化、腐蚀等优点。
然而,由于工程陶瓷等难加工材料具有极高的硬度和脆性,其成形加工十分困难,特别是成形孔的加工尤为困难,严重阻碍了应用推广。
因此,国内外许多学者展开了对难加工材料加工方法的研究,其中以超声加工较多。
英国阿伯丁大学国王学院研究了超声钻削难加工材料时工艺参数对材料去除率的影响,建立了间断性冲击过程的非线性模型,对冲击力的特性进行了研究,提出了一种新的材料去除率的计算方法,这种方法首次解释了材料去除率在较高的静态力作用下减小的原因。
美国内布拉斯加大学和内华达大学对Al2O3陶瓷材料微去除量精密超声加工技术进行了研究。
通过模拟陶瓷材料超声加工的力学特性对材料去除机制进行分析,研究发现,低冲击力会引起陶瓷材料结构的变化和晶粒的错位,而高冲击力会导致中心裂纹和凹痕。
美国内布拉斯加大学还第一次分析了Al2O3陶瓷精密超声加工的机理、过程动力学以及发展趋势,并详细讨论了超声技术在陶瓷加工方面的应用情况。
2.4 超声波振动切削超声振动切削作为新兴的特种加工技术,引起了国内外专家学者的广泛兴趣和极大关注。
最早对振动切削进行比较系统的研究、可以称为振动切削理论与应用技术奠基人的是日本学者隈部淳一郎。
他在20世纪50~60年代发表了许多振动切削方面的论文,系统地提出了振动切削理论,并成功地实现了振动车削、振动铣削、振动镗削、振动刨削、振动磨削等。
随后美国也对振动切削进行研究,到20世纪70年代中叶,振动车削、振动钻孔、振动磨削、光整加工等均已达到实用阶段,超声加工在难加工材料和高精度零件的加工方面显示了很大的优越性,取得了一系列研究成果,并在生产中得到推广应用。
2.5超声波复合加工将超声加工与其他加工工艺组合起来的加工模式,称为超声复合加工。
超声复合加工,强化了原加工过程,使加工的速度明显提高,加工质量也得到不同程度的改善,实现了低耗高效的目标。
三、超声波加工技术发展趋势及应用3.1 超声振动切削技术长春汽车工业高等专科学校采用超声振动切削方法对一汽变速箱厂生产的一直齿齿轮的滚齿加工进行了工艺实验[31],通过生产现场各种工艺参数实验及小批量试生产,收到了令人满意的效果,具有较好的发展前景。
北京装甲兵技术学院提出了一种超声微振车削的新工艺[2]。
其特点是功率小(50 W)、振幅小(2~5μm),同样可获得一般振动车削的效果。
超声振动切削的应用也日趋广泛,对其的研究主要应从几个方面进行:1、研制和采用新的刀具材料;2、研制和采用高效的振动切削系统;3、对振动切削机理深入研究;4、超声椭圆振动切削的研究与推广;5、超声铣削加工技术。
3.2 超声复合加工技术目前,超声波、电火花、机械三元复合加工技术的研究较快的发展。
哈尔滨工业大学利用超声波、电火花、磨料复合加工技术对不锈钢进行加工,解决了电火花小孔加工中生产率和表面质量不能兼顾的矛盾,具有较好的应用前景。
在现代工业生产中,模具的应用越来越广泛,对模具精度和表面质量的要求也越来越高。
在模具制造过程中,光整加工工序对模具质量影响很大,但目前该工序在很大程度上仍依赖手工完成,严重制约了模具加工技术的发展,是一个亟待解决的关键技术问题。
华南理工大学采用超声电解磨粒复合加工技术对形状复杂的模具型腔光整加工进行了研究,并利用BP神经网络对加工表面粗糙度进行预测,取得了良好的效果。
超声电解磨粒复合加工技术是一项新的复合加工技术,能较好地适用于形状复杂的模具型腔光整加工。
但尚有许多方面的内容有待进一步研究,特别是各主要加工因素对加工表面粗糙度的影响以及表面金属的去除机理等。
随着科学技术的发展,人们开始探索对环境污染少甚至没有污染的加工方法,研究新的工作介质是解决这个问题的关键。
近年来,日本东京农工大学对气体介质中的电火花脉冲放电加工技术进行了开创性的研究,为电火花脉冲放电加工技术开辟了一条崭新的途径,但该技术在加工过程中短路频繁。
山东大学的研究人员将超声振动引入气中放电加工技术,并对工程陶瓷进行了加工实验研究,加工效率提高了近3倍。
但该工艺的加工机理有待于进一步研究。
3.3微细超声加工技术以微机械为代表的微细制造是现代制造技术中的一个重要组成部分,晶体硅、光学玻璃、工程陶瓷等硬脆材料在微机械中的广泛应用,使硬脆材料的高精度三维微细加工技术成为世界各国制造业的一个重要研究课题。