功率超声振动加工技术
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
超声波加工技术1.绪论人耳能感受到的声波频率在20—20000HZ范围内，声波频率超过20000HZ被称为超声波。
超声波加工（Ultrasonic Machining简称USM）是近几十年来发展起来的一种加工方法，它是指给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行加工的方法，或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，又或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。
它弥补了电火花加工的电化学加工的不足。
电火花加工和电化学加工一般只能加工导电材料，不能加工不导电的非金属材料。
而超声波加工不仅能加工硬脆金属材料，而且更适合于加工不导电的硬脆非金属材料，如玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等。
同时超声波还可用于清洗、焊接和探伤等。
1.1超声波加工的发展状况超声波加工是利用超声振动的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。
超声加工系统由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。
超声波发生器的作用是将220V或380V的交流电转换成超声频电振荡信号；换能器的作用是将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆的作用是将换能器的振动振幅放大；超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，使工具以一定的能量与工件作用，进行加工。
超声加工技术是超声学的一个重要分支。
超声加工技术是伴随着超声学的发展而逐渐发展的。
早在1830年，为探讨人耳究竟能听到多高的频率，F.Savrt曾用一多齿的齿轮，第一次人工产生了2.44HZ的超声波，1876年加尔顿的气哨实验产生的超声波的频10率达到了34⨯HZ.这些实验使人们开始对超10⨯HZ，后改用氢气时，其频率达到了8410声波的性质有了一定的认识。
对超声波的诞生起重大推进作用的是1912年豪华客轮泰坦尼克号在首航中碰撞冰山后沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家提出用声学方法来探测冰山。
超声加工技术的应用及发展趋势
1 序言近年来，先进工程材料在航空航天、汽车、半导体、3C和医疗等制造业领域中不断涌现，如钛合金、高温合金、工程陶瓷、陶瓷基复合材料以及蜂窝复合材料等，这些材料具有优异的使用性能，然而机械加工性能很差，属于典型的难加工材料[1]。
在使用传统的机械制造技术对这些材料进行精密加工时遇到了一定的瓶颈，一种新型的制造工艺技术——超声加工技术，即Ultrasonic Machining（UM），受到越来越多的关注并得到大量的应用。
超声加工技术是一种通过超声波振动能量实现难加工材料精密去除的工艺技术，该技术是将超声波振动能量通过一系列结构的传播和变换聚焦在刀具的工作区域，从而形成被切削材料的冲击去除效果，进而可以提高众多难加工材料的可加工性能。
该技术在加工过程中具有众多优点，如：降低切削力和减少切削热、减小刀具磨损和崩边毛刺、优化切屑形态、提高表面质量、降低亚表面损伤以及提高加工效率等（每个加工工艺具体的改善效果因超声刀具、材料、工艺等的不同而存在一定的差别）。
超声加工技术是一种基于功率超声技术发展起来的特种加工技术，它本质上是一个物理去除过程，不涉及材料性质的改变。
随着市场化的需求越来越强烈，超声加工技术中商用标准化系统也成为了目前市场需求的重点，相关的超声加工技术开始走出实验室，在众多典型难加工材料的精密加工中得到应用，如：光学玻璃、蓝宝石、陶瓷、氧化铝陶瓷、钛合金、高温合金、碳纤维复合材料以及铝基碳化硅复合材料等，其应用领域及典型案例如图1所示。
近几年，国内难加工材料的大量应用，带来了较多的超声加工技术应用需求，促使了该技术的市场化，多家科研机构和制造企业纷纷开始进行超声加工技术的产业化应用。
图1超声加工应用领域及典型案例2 超声加工技术发展现状“工欲善其事，必先利其器”，超声加工技术是针对难加工材料精密加工的利器。
在大多数切削加工领域，超声加工更确切的名称应该为“超声辅助精密加工”，即在传统切削加工技术上辅助超声振动，从而实现特殊的材料去除效果。
基于数控机床的功率超声振动复合加工的研究及应用
［ ｙｗｏｄ ］ Ｕｔ ｓｎｃｍ ｃ ｉｉｇ ｕ ｒ ａ ｃｎ ｏｌ ａｈｎ ｏ，ｉ ｃｌｍａｈｎｎ ａｅ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｌａｏ ｉ ａ ｈ ｎ ； ｍｅｉ ｌ ｏ ｔ ｌ ｄｍ ｃ ｉ ｔ ｌ ｆ ｕｔ ｃｉｉｇｍ ｔｒ ｌ ｒ ｎ Ｎ ｃ ｒ ｅ ｅｏ：ｉ Ｄ ｉ
０ 引 言
维普资讯
第２ ３卷 第 ３期ｆ 第 １ ２期） 总 ０
机 械
管 理 开 发
２０ ０ ８年 ６ 月
Ｊ ｎ．０ ８ ｕ ２ ０
Ｖ １ ３ Ｎ ． （Ｕ ｏ１ ２ ｏ２ ｏ Ｓ Ｍ Ｎ ． ） ． ３ ０
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ Ｃ ＭＡＮＡＧＥＭＥ ＡＮＤ ＤＥＶＥ ０Ｐ ＮＴ Ｌ ＭＥ ＮＴ
削 温 度有 大 幅度 降低 ， 工精 度 的 发展 ，机械 领 域对 材 料 的硬 度 、
提 高 。超 声 加工方 法 按 其 工艺 特征 ， 致可 分 两类 ： 大
一
耐 高温 性 、 腐 蚀性 等性 能 的要 求 、 加 工精 度 的要 耐 对
ｓ ｐ ｒ ｒｔ ｆ ｈ ｌ ａ ｏ ｉ ｃ ｉ ｉｇ ａ ｄ ｎ ｍｅ ｃ ｌ ｏ ｔ ｌ ｄ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｎ ｅ ｌ ｅ ｅ ｕ。 ｍｅ ｔ ｔ ｈｇ ｒ ｃ ｓｏ ． ｕ ｅ ｉｉ ｙ ｏ ｅ ｕｔ ｓ ｎ ｃ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｎ ｕ ｒ ａ ｎ ｒ ｌ ｃ ｉ ｅ ｔｏ ， ｄ ｒ ａｉ ｓｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｏ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｏ ｔ ｒ ｉ ｃ ｏｅ ａ ｚ ｒ
采用 功 率 超 声 加 工 技 术 能 很好 地解 决 难 加 工 材料 的 加工 问题 ； 是 要解 决 复 杂 轮 廓 工 件 的 加 工 ， 得 应 但 还
用 数控 技 术 ： 要解 决 难 加工 材 料 及 复杂 型 面 的高精 加 工 ， 需采 用 兼 有两 者 优 点 的加 工 系统 。因此 超 声加 就 工 与数 控加 工技 术 相结 合 的方法应 运 而生 。本文 将研 究 功率 超 声加 工 技术 用 于数 控 机 床 ， 难加 工 材料 的 对 复杂 型面工 件 进行 高精加 工 。
超声波加工
超声波加工
▪ 超声波加工具有如下特点：
3）由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬时局部 的撞击作用，故工件表面的宏观作用力很小， 不会引起变形和烧伤，表面粗糙度也较好，加 工精度可达0.01～0.02mm ，而且可以加工薄 璧、窄缝、低刚性工件。
超声波加声波加工设备
4 超声波加工的应用
模具制造工艺学
超声波加工
▪ 超声波加工具有如下特点：
1）适于加工各种硬脆材料，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。
超声波加工
▪ 超声波加工具有如下特点：
2）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，机床结构也 很简单，操作方便。
超声波加工
▪ 2 超声波加工设备
（3）机床及磨料工作液，超声波加工机床一般比 较简单，包括支撑声学部件的机架、工作台 面，以及使工具以一定压力作用在工件上的 进给机构等。平衡锤是用于调节加工压力的。 工作液一般为水，为了提高表面质量，也有 用煤油的。磨料常用碳化硼、碳化硅或氧化 铝。简单机床的磨料是靠人工输送和更换的。
模具制造工艺学
▪ 超声波加工
超声波加工也称超声加工，是利用工具端面做超声频振动， 并通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料的一种加工方法。
超声波加工
▪ 1 基本原理与特点
超声波加工
▪ 1 基本原理与特点
加工时，在工具和工件之间加入液体和磨料混 合的悬浮液，并使工具以很小的力 F 轻轻压在工 件上。超声换能器产生16000HZ以上的超声频纵 向振动，并借助于变幅杆把振幅放大到0.05— 0.1mm左右，驱动工具端面做超声振动，从而产 生高频、交变的液压冲击波，迫使工作液中的悬 浮磨粒以很大的速度和加速度不断撞击、抛磨被 加工表面，把加工区的工件局部材料粉碎成很细 的微粒，并从工件上撞击下来。
超声加工技术的现状及发展趋势
超声加工技术的现状及发展趋势前言：超声波加工是利用超声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。
超声波加工技术是一种涉及面广且更新快的机械加工技术。
结合近年来超声加工技术的发展状况，综述了超声振动系统的研究进展和超声加工技术在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料的加工、超声振动切削、超声复合加工等方面的最新应用，并阐述了超声加工技术的发展趋势。
关键词：超声波加工、超声振动、声复合加工、应用、发展、正文:1、超声振动系统的研究进展及其应用超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成，是超声设备的核心部分。
在传统应用中，超声振动系统大都采用一维纵向振动方式，并按“全调谐”方式工作。
但近年来，随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要，对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展。
日本研究成功一种半波长弯曲振动系统，其切削刀具安装在半波长换能振动系统细端，该振动系统换能器的压电陶瓷片采用半圆形，上下各两片，组成上下两个半圆形压电换能器(压电振子)，其特点是小型化，结构简单，刚性增强。
日本还研制成一种新型“纵-弯”型振动系统，并已在手持式超声复合振动研磨机上成功应用。
该系统压电换能器也采用半圆形压电陶瓷片产生“纵-弯”型复合振动。
日本金泽工业学院的研究人员研制了加工硬脆材料的超声低频振动组合钻孔系统。
将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合，制造了一台组合振动钻孔设备，该设备能检测钻孔力的变化以及钻孔精度和孔的表面质量，并用该组合设备在不同的振动条件下进行了一系列实验。
实验结果表明，将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合是加工硬脆材料的一种有效方法。
东南大学研制了一种新型超声振动切削系统。
该系统采用压电换能器，由超声波发生器、匹配电路、级联压电晶体、谐振刀杆、支承调节机构及刀具等部分组成。
特种加工技术复习
一、判断题1．电化学反应时，金属的电极电位越正，越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。
【×】2．法拉第电解定律认为电解加工时电极上溶解或析出物质的量与通过的电量成正比，它也适用于电镀。
【√】3．电火花加工中粗加工时工件常接（正）极，精加工时工件常接（负）极。
【×】4．用硬质合金车刀进行精密切削时，切削速度对切削力的影响很明显。
【×】5．电致伸缩微量进给装置的三大关键技术是电致伸缩传感器、微量进给装置的机械结构及其驱动电源。
【√】6．电子束加工是利用电能使电子加速转换成动能撞击工件，又转换成热能来蚀除金属的。
【√】7．电火花线切割加工中，电源可以选用直流脉冲电源或交流电源。
【×】8．实验研究发现，金刚石刀具的磨损和破损主要是由于111晶面的微观解理所造成的。
【√】9．对于黑色金属、硬脆材料等的精密与超精密加工，目前主要应用金刚石刀具进行切削加工。
【×】10．与电火花加工、电解加工相比，超声波加工的加工精度高，加工表面质量好，但加工金属材料的效率较低。
【√】11．电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去除材料的，电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆加工的。
【×】12．氯化钠电解液在使用中，氯化钠成分不会损耗，不必经常添加补充。
【√】13．由于离子的质量远大于电子，故离子束加工的生产率比电子束高，但表面粗糙度稍差。
【×】14．金刚石(110)晶面微观强度最高。
【√】15．在超精密磨削时，如工件材料为硬质合金，则需选用超硬磨料砂轮。
【√】16．电解加工时，串连在回路中的降压限流电阻使电能变成热能而降低电解加工的电流效率【×】17．等脉冲电源是指每个脉冲在介质击穿后所释放的单个脉冲能量相等。
对于矩形波等脉冲电源，每个脉冲放电持续时间相同【√】18．电火花加工是非接触性加工，所以加工后的工件表面无残余应力。
【√】19．最小切入深度与刀具的刃口半径有关。
食品工程中的新技术超声波处理在食品加工中的应用
食品工程中的新技术超声波处理在食品加工中的应用超声波处理是食品工程中一种新兴的技术，它在食品加工中有着广泛的应用。
超声波是一种机械振动波，具有高频率和高能量的特点。
通过超声波的作用，可以改变物质的物理、化学和生物学性质，从而实现对食品的加工、处理和改良。
本文将探讨超声波处理在食品工程中的应用。
一、超声波在食品加工中的基本原理超声波是一种机械波，其频率通常高于20kHz。
超声波在介质中传播时，会发生声压波动和能量传递，从而引起物质的机械、物理、化学和生物学的变化。
超声波的机械作用主要表现为波动振荡和微小流动，可以改变食品中的分子、胶体和界面性质。
超声波的热效应则是由于其能量传递导致食品温度升高，进而对食品的杀菌、杀虫和保鲜起到重要作用。
此外，超声波还可以引起食品中的化学反应，例如溶液中的电解质被电离，有机物被降解，物质的氧化还原性发生变化等。
二、超声波处理在食品加工中的应用1.超声波在浆果蔬菜加工中的应用超声波处理可以提高浆果蔬菜的浸泡、脱水和干燥效果，缩短处理时间，降低能耗。
超声波还能改善浆果蔬菜的纹理和质地，增强其风味和口感。
2.超声波在肉制品加工中的应用超声波处理可以改善肉制品的嫩化效果，使其更加嫩滑可口。
超声波还能改善肉制品的保水性，减少制品的营养流失。
此外，超声波还能加速肉制品中的调味料渗透，增强制品的风味。
3.超声波在乳制品加工中的应用超声波处理可以改善乳制品的质地和稳定性，减少乳制品的脂肪颗粒大小，增强乳制品的口感和风味。
超声波还可以促进乳制品中的乳化和均质过程，提高乳制品的悬浮和乳化性能。
4.超声波在饮料加工中的应用超声波处理可以改善饮料的浸提效果，提高饮料的浓度和营养价值。
超声波还可以改善饮料的稳定性和悬浮性，增强饮料的色泽和风味。
此外，超声波还可以降低饮料中的微生物污染，延长饮料的保质期。
5.超声波在糕点烘焙中的应用超声波处理可以改善糕点的膨胀性和组织性，使其更加松软和可口。
超声波还能促进糕点中的气泡生成和扩散，提高糕点的品质和口感。
资产评估师《机电设备》知识点：超声波加工
资产评估师《机电设备》知识点：超声波加工资产评估师《机电设备》知识点：超声波加工导语：超声波可以根据原理分可以分为检测超声和功率超声。
在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。
大家跟着店铺来看看超声波加工的相关内容吧。
(一)超声波加工原理超声波换能器利用铁、钴、镍等合金磁性材料在交变磁场作用下其尺寸发生伸长和缩短这一特性(这种现象称之为磁致伸缩效应)，将高频电振荡变为高频机械振动，再借助变幅杆把振幅放大，驱使工具振动，从而锤击工件表面的磨料，通过磨料加工工件的表面。
(二)超声波加工机床的组成1.超声电源。
将50Hz的交流电变为15kHz～30kHz的高频振荡(超声波)电源，供给超声波换能器。
其功率为20～4000W.2.超声振动系统。
由超声换能器和变幅杆组成。
变幅杆可以做成锥形、曲线形和阶梯形。
3.超声波加工机床本体。
由超声波加工机床本体由工作头、工作台、立柱、磨料、工作液循环系统部分组成。
(三)超声波加工特点1.适用于加工各种硬脆材料，尤其是电火花难以加工的不导电材料，如玻璃、陶瓷、金刚石等;2.由于在加工中工具通常不需要旋转，因此易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成型表面等;3.加工过程中受力很小，适于加工薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件。
激光加工激光是一种亮度高、方向性强、单色性好的相干光，它可以把能量高度集中在特定的小面积上，激光加工就是利用这一特性实现的。
(一)加工原理利用激光的高温高能量，把被加工的材料急剧熔化或气化，并利用冲击波去除多余物质。
目前主要用于打孔和切割。
(二)激光加工装置激光加工装置由激光器、电源、光学系统和机械系统四大部分组成。
(三)激光加工特点1.不受材料性能限制，几乎所有金属材料和非金属材料都能加工;2.加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形;3.加工速度极高，热影响区小，易于实现自动化生产和流水作业;4.可通过透明介质(如玻璃)进行加工，这对某些特殊情况(例如在真空中加工)是十分有利的。
6超声波加工技术
第六章 超声波加工技术6.1 超声波的特性声波是人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16~16000Hz 。
当声波的频率低于16Hz 时就叫做次声波，高于16000Hz 则称为超声波。
超声波是声波的一部分，因此超声波和声波一样，可以在气体、液体和固体介质中传播，它遵循声波传播的基本规律，但由于超声波频率高、波长短、能量大，所以传播时方向性强，反射、折射、共振及损耗等现象更显著。
在不同介质中，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)，它与波长λ和频率f 之间的关系可用下式表示c=λf （6.1）式中 c--超声波在介质中的传播速度（m ／s ）；λ--波长（m ）；f--频率（Hz ）。
超声波主要具有下列性质：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。
振动能量的强弱，用能量密度来衡量。
能量密度就是通过垂直于波的传播方向的单位面积上的能量，用符号J 来表示，单位为W ／cm 22)(21A c J ωρ= （6.2） 式中ρ——弹性介质的密度（kg/m 3）;c ——弹性介质中的波速（m/s ）;A ——振动的振幅（mm ）； ω——圆频率，ω=2πf （rad/s ）。
由于超声波的频率 f 很高，其能量密度可达100W ／cm 2以上。
在液体或固体中传播超声波时，由于介质密度ρ和振动频率都比空气中传播声波时高许多倍，因此同一振幅时，液体、固体中的超声波强度、功率、能量密度要比空气中的声波高千万倍。
2. 超声波的空化作用。
当超声波经过液体介质传播时，将以极高的频率压迫液体质点振动，在液体介质中连续地形成压缩和稀疏区域，由于液体基本上不可压缩，由此产生压力正、负交变的液压冲击和空化现象。
由于这一过程时间极短，液体空腔闭合压力可达几十个大气压，并产生巨大的液压冲击。
功率超声振动加工技术
南通大学Nan Tong University功率超声振动加工技术院系：专业：自动化班级：学号：姓名：李芸关键词：振动加工、换能器发生机理、熔焊、功率超声车削、珩磨技术引言：超声加工（ultrasonic machining），起源于20世纪50年代初期，是指给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工的方法。
超声加工系统，由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。
在难加工材料和精密加工中，功率超声加工技术具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用范围。
由于功率超声加工技术具有许多优点，与其他加工技术相比较，常常能大幅度提高加工速度、提高加工质量和完成一般加工方法难以完成的加工工作。
因此，在工业、农业、国防和医药卫生、环境保护等部门得到越来越广泛的应用。
正文：一、超声加工的基本原理超声加工时，高频电源联接超声换能器，由此将电振荡转换为同一频率、垂直于工件表面的超声机械振动，其根幅仅0．005~0．01mm，再经变幅杆放大至0．05~0．lmm，以驱动工具端面作超声振动。
此时，磨料悬浮液（磨料、水或煤油等赃工具的超声振动和一定压力下，高速不停地冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。
同时，由于磨料悬浮液的不断搅动，促使磨料高速抛磨工件表面，又由于超声振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。
随着磨料悬浮液不断地循环。
磨粒的不断更新。
加工产物的不断排除，实现了超声加工的目的。
总之，超声加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。
其中，以磨粒不断冲击为主。
由此可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声加工。
由超声发生器产生的高频电振荡（频率一般为16～25千赫，焊接频率可更高）施加于超声换能器上（见图），将高频电振荡转换成超声频振动。
超声波振动仪技术参数
超声波振动仪技术参数
1.振动频率：超声波振动仪的振动频率通常在20kHz至100kHz 之间，可以根据需要进行调节。
2. 振动幅度：振动幅度是指振动器产生的最大运动位移，通常在几微米至几毫米之间。
3. 功率：超声波振动仪的功率通常在几十瓦至几百瓦之间，可以根据需要进行调节。
4. 控制方式：超声波振动仪的控制方式包括手动控制和自动控制两种。
自动控制可以通过计算机等设备实现。
5. 工作温度：超声波振动仪通常在室温下工作，但也可以在高温或低温环境下工作。
6. 应用范围：超声波振动仪广泛应用于材料科学、生物医学、食品加工等领域，可以实现材料的加工、分散、混合等工作。
- 1 -。
超声加工的基本原理和特点
工件
金刚石 磨轮
旋转式超声加工原理图
四、超声加工的历史与发展——加工技术的发展 复合超声加工技术：随着新材料的出现和应用领域的扩大以及现代 检测、控制技术的发展，近年来，各国研究者深入研究难加工硬脆 材料的超声加工技术，研究内容涉及材料去除机理、加工质量和工 具磨损机理研究、超声加工声学系统设计研究、新型复合加工机床 设备研制等；特别是将超声加工技术与其他各种不同的传统加工技 术和特种加工技术相结合，扬长避短，形成了硬脆材料新的超声复 合加工技术：
一、超声波及其特性
超声波的主要性质： 1）超声波能传递很强的能量 能量的大小以能量密度J（通过垂直于波的传播方向的单位
面积上的能量）来衡量。
J 1 c(A)2
2
ρ 弹性介质的密度，c 弹性介质中的 波速，A 振幅， ω圆频率
振幅相同时，液体、固体中的超声波强度、功率、能量密
度都比空气中的声波高千万倍。
1)超声加工技术与传统的机械加工技术相结合，如超声车削、超 声钻削、超声磨削、超声抛光等 。
2)超声加工技术与其他特种加工技术相结合，如超声波辅助电火 花加工、超声波辅助电镀、超声波辅助电解加工等 。
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南通大学
Nan Tong University
功率超声振动加工技术
院系：
专业：自动化
班级：
学号：
姓名：李芸
关键词：
振动加工、换能器发生机理、熔焊、功率超声车削、珩磨技术
引言：
超声加工（ultrasonic machining），起源于20世纪50年代初期，是指给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工的方法。
超声加工系统，由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。
在难加工材料和精密加工中，功率超声加工技术具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用范围。
由于功率超声加工技术具有许多优点，与其他加工技术相比较，常常能大幅度提高加工速度、提高加工质量和完成一般加工方法难以完成的加工工作。
因此，在工业、农业、国防和医药卫生、环境保护等部门得到越来越广泛的应用。
正文：
一、超声加工的基本原理
超声加工时，高频电源联接超声换能器，由此将电振荡转换为同一频率、垂直于
工件表面的超声机械振
动，其根幅仅
0．005~0．01mm，再经变
幅杆放大至0．05~0．lmm，以驱动工具端面作超声振动。
此时，磨料悬浮液（磨料、水或煤油等赃工具的超声振动和一定压力下，高速不停地冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。
同时，由于磨料悬浮液的不断搅动，促使磨料高速抛磨工件表面，又由于超声振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。
随着磨料悬浮液不断地循环。
磨粒的不断更新。
加工产物的不断排除，实现了超声加工的目的。
总之，超声加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。
其中，以磨粒不断冲击为主。
由此可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声加工。
由超声发生器产生的高频电振荡（频率一般为16～25千赫，焊接频率可更高）施加于超声换能器上（见图），将高频电振荡转换成超声频振动。
超声振动通过变幅杆放大振幅（双振幅为20～80微米），并驱动以一定静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。
工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，为循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，加工出与工具相应的形状。
二、特点
①不受材料是否导电的限制。
②工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件。
③被加工材料的脆性越大越容易加工；材料越硬或强度、韧性越大则越难加工。
④由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料。
⑤可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超
声电解加工等。
超声加工主要用于各种硬脆材料,如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔（包括圆孔、异形孔和弯曲孔等）、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。
超声打孔的孔径范围是0.1～90毫米，加工深度可达100毫米以上，孔的尺寸精度可达
0.02～0.05毫米。
表面粗糙度在采用 W40碳化硼磨料加工玻璃时可达Rα
1.25～0.63微米，加工硬质合金时可达Rα0.63～0.32微米。
⑥切削力大及温度幅度降低，工件寿命大幅度提高。
⑦大大节省能源，简化机床结构。
⑧提高已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性。
三、超音波的熔焊应用方法
一、熔接法：
以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。
二、铆焊法：
将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。
三、埋植：
藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。
四、成型：
本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定，且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形，及化妆品类之镜片固定等。
五、点焊：
A、将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线，达到熔接目的。
B、对比较大型工件，不易设计焊线的工件进行分点焊接，而达到熔接效果，可同时点焊多点。
六、切割封口：运用超音波瞬间发振工作原理，对化纤织物进行切割，其优点切口光洁不开裂、不拉丝。
四、功率超声振动加工技术的应用
1.功率超生清洗
换能器将功率超声频电源所提供的电能转变为功率超声频机械振动，并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液辐射声波。
由于功率超声的空化作用，浸在液体中的零部件表面的污物迅速被除去。
2.功率超声金属焊接
换能器将功率超声频电源提供的电能转换为纵向功率超声振动，通过变幅杆将位移振幅放大传给焊头（又叫上声极或臂刀），由焊头将功率超生能量传至焊区。
加压装置提供焊接时所需要的接触压力。
3.功率超声塑料焊接
功率超声频电源提供电能给功率超声换能器，换能器将电能转换为功率超声振动而传至变幅杆，变幅杆将位移振幅变换（放大或缩小）后传至工具头，然后通过上焊件送到焊区。
4.功率超生车削
功率超声车削是在传统的车削过程中给刀具施加功率超声震动而形成的一种新的加工方法。
以纵向振动功率超生车削为例，换能器将功率超声频电源提供的电能转换为功率超声振动，经变幅杆放大后传递给车刀。
5.功率超声孔加工和磨削加工
①功率超声钻孔：纵向震动功率超声钻孔装置可以安装在卧式车床上，也可以安装在立式钻床上，但后者要求振动系统能够旋转。
试验表明，用纵向振动功率超声钻孔时，轴向力和扭矩都比普通钻削有大幅度下降，降低了表面粗糙度，提高了加工精度，提高了钻孔的同轴度或垂直度。