超声加工技术课件

关键词：超声振动加工；先进性材料；工艺； 应用
面向先进性材料的超声加工技术
0 引言 1 先进性材料的定义及加工特点 2 超声加工在先进性材料上的优势 3超声加工原理 4超声加工的未来发展趋势 5总结
——0引言
随着制药、光学和汽车工业等诸多工业部门对高负荷 零件需求的日益增加，人们使用了许多所谓的“高性能材 料”，如陶瓷、玻璃、硬质合金等。这类材料具有很好的特 性，如重量轻、化学稳定性和热稳定性好、耐腐蚀等，但是 它们的硬脆特性，若使用传统的加工方法(如磨削、金刚石刀 具加工等)将难以进行加工，或者是加工费用昂贵。
——3超声加工原理
由超声发生器产生高频电振荡，施加于超声换能器上， 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，并驱动以一定的静压力，压在工件表面上的工具 产生相应频率的振动。
在加工过程中通过让工具以超过每秒两万次的频率振 动，提高切削性能的同时，使得零件的加工周期大幅缩短。 在工具上叠加一个旋转运动，可以保证工件的加工精度， 同时也保证了切屑能在有效范围内被快速排除。
此类先进性材料对于传统的切削加工而言，要完成精 确成形加工，均属于难切削材料。不仅如此，在加工效率方 面也是大问题，因为这些材料硬度都非常地大，常规加工难 以实现。这其中的材料部分为非导体，不是电加工技术的适 用对象。同样，由于激光加工技术加工过程的基础是利用热， 因材料熔点的限制，在加工过程中不能排除材料有热损伤和 微细龟裂的出现。在以往切削方法中，要经过长时间作业， 才能勉强满足加工要求。在这种情况下，不仅刀具磨损大， 加工效率低，而且零件表面质量也得不到有效的保障。
超声加 号：
070708222
姓 名：
孙勇
面向先进性材料的超声加工技术
摘要：随着先进性材料的广泛使用，普通的加 工模式在效能、可生产性、质量方面已经不能满足 要求，如何有效地解决这些大量出现的先进性材料 的加工问题，成为困扰制造业的难题。文中就用于 先进性材料加工的超声加工技术进行论述，分析超 声加工值得推广使用的理由、基本的原理、基本工 艺规律以及最新发展状况和研究成果等。
超声加工技术，是针对当前急速增长的先进性材料工 件加工需求市场，所开发的一项面向未来的新型工艺。它是 基于超声波控制的加工主轴和最新加工机结合的超声加工过 程，采用灵活的高频振动的磨削、钻削和铣削加工工艺，可 以十分经济地加工各类先进性材料。
——1先进性材料的定义及加工特点
对于先进性材料，目前尚无明确的定义，本文中所描 述的先进性材料指对于高科技的、未来的材料，如陶瓷、玻 璃、硬质合金、刚玉、碳化硅、氧化锆、复合物或者PCD／ CBN的总称。
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。
——4超声加工的未来发展趋势
随着大量先进性材料的使用，超声加工得到越来越多 的认可和应用，但相比传统的加工方式，超声加工仍旧处 于较低的起步阶段。在大力推广超声加工的过程中，对超 声加工技术也提出了更高的要求。基于现有的技术，需要 不断提升现有的超声加工技术水平和应用能力，在以后的 工作中开展以下几个方面的工作。
——4超声加工的未来发展趋势
4.1 超声加工刀具材料的新进展 4.2 超声加工系统的提升 4.3 超声铣削加工技术的研究 4.4 超声加工规律的深入探索 4.5 超声复合加工技术
——4．1 超声加工刀具材料的新进展
在现代制造中，对零件的精度和质量的要求越来越高， 但在加工一些先进性材料的过程中，仅仅依靠对常规材料 所制的刀具，优化其几何参数的方法已难以满足使用要求， 必须对刀具材质本身进行改革。在现阶段的超声加工中， 主要是以金刚石和超细晶粒的硬质合金材料所制成的刀具， 很大程度上满足了超声加工的使用需求。采用专用粘合剂 的SAUER超声金刚石刀具，能够为高硬度脆性材料以及传统 加工工艺上的难切削材料提供经济型的加工方案。
——4．2 超声加工系统的提升
现有的超声加工系统多用于加工一些小型化的零件， 虽然加工的精度和质量方面得到了有效的保障，但在实际 加工过程中因设备输出的功率小导致加工效率较低、成本 较高。因此，面对巨大的市场需求，需要研制出高效、节 能、生产成本低廉的新型的超声加工系统。
——2超声加工在先进性材料上的优势
对于先进性材料，在没有用超声加工时，切削过程由 于摩擦产生大量的切削热，在工件上会产生微细龟裂，从 质量上考虑，这些工件还必须再进行一次磨削加工，而且 工具磨损也很快。在用超声作冲击切削加工时，效能约有 60％-70％被激活。因而，回转工具运动没有浪费，其大部 分用于工件粒子的除去作业。
——2超声加工在先进性材料上的优势
因为热影响少，工具的接触肘间短、切削力较小，不 会形成龟裂和刃边的损坏。超声加工采用刀具和工件之间非 连续性的接触和分离加工方式。由于去除工件材料主要依靠 磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表面的宏观切削力很小， 将有效减少加工过程中能量和热应力的副作用，不会产生变 形及烧伤，大大降低了作用力和热负荷，保护了刀具和工件， 并且能明显降低材料微裂的发生率。对于那些刀具在传统加 工过程中变钝的应用案例，超声振动加工技术被推荐为一种 合适的解决方案。
——2超声加工在先进性材料上的优势
现在由于采用了灵活的、支持振动加工的磨削、钻削 和铣削的超声加工技术，使得零件在一次装夹加工过程中就 能达到Ra<0．2 p m的高质量的表面粗糙度，同时又能有效减 少加工过程应力，延长刀具寿命，并且可使生产力提高5倍。 某硬质合金材质的冲压工具，采用超声振动加工的方式，可 以在一次装夹加工过程中被高精密地进行加工制造，而无需 烦琐地对工件进行放电加工及其他的加工。一些特殊的光学 玻璃，其结构多由磨砂和高抛光的不规则曲面所组成，若采 用传统加工的方式非常难以实现且成本很高，现在都可以通 过超声振动加工来实现，而且可以有效地防止飞边和毛刺的 产生，同时可以获得优质的表面质量。超声加工同样也适于 加工薄壁、窄缝、低刚度零件。