硬脆材料超声波精密加工机理及影响因素研究
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。
硬脆材料超精密加工关键技术研究
硬脆材料超精密加工关键技术研究随着科技的快速发展，超精密加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的关键技术之一。
尤其是在硬脆材料的加工中，超精密加工技术的应用显得尤为重要。
本文将详细探讨硬脆材料超精密加工的关键技术，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
超精密加工技术是指通过采用高精度的机床、工具和工艺方法，将原材料或半成品加工成精度高、表面质量好的最终产品。
从20世纪60年代开始，随着计算机、激光、新材料等技术的飞速发展，超精密加工技术也不断取得重大突破。
如今，超精密加工技术已经广泛应用于航空、航天、能源、医疗等领域。
在硬脆材料的加工中，超精密加工技术可以有效提高加工效率和产品质量。
例如，利用超精密加工技术可以制造出高精度的光学元件、半导体芯片、陶瓷零件等，这些产品在各自领域都具有重要的应用价值。
硬脆材料由于其硬度高、脆性大等特点，加工过程中容易出现裂纹、崩边、表面粗糙等问题。
因此，在硬脆材料的超精密加工中，需要解决以下难点：裂纹问题：硬脆材料在加工过程中容易产生裂纹，降低产品的合格率。
崩边问题：由于硬脆材料的硬度较高，加工时容易出现崩边现象，影响产品的精度和表面质量。
表面粗糙问题：硬脆材料在加工过程中容易出现表面粗糙的现象，影响产品的性能和使用寿命。
机床和工具的精度问题：由于硬脆材料的加工精度要求高，因此需要高精度的机床和工具来保证。
采用先进的加工工艺和工具，如激光加工、水刀切割、超声波加工等，以减少加工过程中对材料的损伤。
对硬脆材料进行预处理，如加热、冷却、加载等，以改善其加工性能。
采用高精度的机床和工具，并定期进行维护和校准，以保证加工的精度和稳定性。
对加工参数进行优化，如切削速度、切削深度、进给速度等，以提高加工效率和产品质量。
下面以光学元件和陶瓷零件的超精密加工为例，说明超精密加工技术在硬脆材料加工中的应用。
光学元件的超精密加工：光学元件是光学系统的基本组成部分，其精度和表面质量对整个光学系统的性能有着至关重要的影响。
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。
超声波在材料加工中如何提高生产效率
超声波在材料加工中如何提高生产效率在现代工业生产中，材料加工是一个至关重要的环节。
为了提高生产效率、保证产品质量，各种先进的技术不断涌现，超声波技术就是其中之一。
超声波凭借其独特的物理特性，在材料加工领域发挥着越来越重要的作用，为提高生产效率带来了新的途径和可能性。
超声波是一种频率高于 20kHz 的声波，它具有方向性好、穿透力强、能量集中等特点。
在材料加工中，超声波主要通过以下几种方式来提高生产效率。
首先，超声波振动加工能够显著提高切削和磨削的效率。
在传统的切削和磨削过程中，刀具或磨具与工件之间的摩擦会产生大量的热量，这不仅会降低刀具和磨具的使用寿命，还会影响加工精度和表面质量。
而引入超声波振动后，刀具或磨具会在超声波的作用下产生高频振动，这种振动能够减小切削或磨削过程中的摩擦力，降低切削力和磨削力，从而减少热量的产生。
同时，超声波振动还能够使切屑更容易断裂和排出，避免切屑在加工区域的堆积，提高加工效率和表面质量。
例如，在加工硬脆材料如陶瓷、玻璃等时，超声波振动加工能够有效地避免材料的破裂和崩边，提高加工效率和成品率。
其次，超声波焊接技术能够大大缩短焊接时间，提高焊接质量和生产效率。
超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。
与传统的焊接方法相比，超声波焊接具有焊接速度快、焊接强度高、无需添加焊接材料等优点。
在汽车制造、电子电器等行业，超声波焊接广泛应用于塑料件、金属件的连接，能够在短时间内完成大量的焊接任务，提高生产效率，降低生产成本。
再者，超声波清洗在材料加工前后的处理环节中发挥着重要作用。
在加工过程中，工件表面往往会附着油污、灰尘、碎屑等杂质，如果不及时清理，会影响后续的加工质量和生产效率。
超声波清洗利用超声波在液体中的空化作用，产生大量微小的气泡，这些气泡在破裂时会产生强烈的冲击力，能够迅速将工件表面的杂质去除。
与传统的清洗方法相比，超声波清洗具有清洗速度快、清洗效果好、能够清洗复杂形状的工件等优点。
超声波以及径向振动技术在制备材料方面的应用研究
超声波以及径向振动技术在制备材料方面的应用研究材料制备技术一直是人类科技发展的重要环节之一。
而随着科技的不断发展，越来越多先进的制备技术被引入到各个工业领域。
其中，超声波以及径向振动技术因其独特的特点及优越的性能而被广泛应用于材料制备领域。
本文将重点探讨这两种技术在材料制备方面的应用研究。
一、超声波的应用研究1. 原理介绍超声波指的是声波频率高于20kHz的一种机械波。
由于其频率高、波长短，能量密度大以及对材料的非接触性加工等优点，因此广泛应用于材料制备领域。
2. 超声波的作用机制超声波在材料中的传播与射频电磁场在材料中的传播类似，同样会在材料中产生各种各样的物理效应。
这些效应包括：振动效应、温升效应和化学效应。
其中，超声波振动效应又分为机械效应和声学效应。
机械效应使得材料中的颗粒、固体、液体等发生位移和变形，从而加速反应过程和增强材料的均质化程度；而声学效应则可使得材料中的气泡瞬间塌缩和产生剪切力，从而加速反应和增加粒子表面积。
3. 超声波在材料制备中的应用（1）溶剂交换：利用超声波技术可以快速地将不同溶剂中的材料进行转移。
（2）合成材料：超声波技术加速了反应过程，提高了反应物之间的碰撞能力，从而加快了材料的合成速度。
（3）制备纳米材料：超声波依靠声学效应产生强烈的液体剪切力，可以制备出具有更小颗粒尺寸和更好分散度的纳米颗粒。
（4）清洗材料：利用超声波振荡和气泡塌缩的效应，可以彻底清洗表面粘附的杂质、氧化和沉积物等。
二、径向振动技术的应用研究1. 原理介绍径向振动技术是一种通过机械振动来带动材料移动的技术。
利用径向振动技术能够实现不同颗粒之间的强制混合，加快反应而得出纯度较高的产物。
2. 径向振动技术的作用机制径向振动技术能够通过主激振器带动整个容器中的物质进行振荡，并且系统能够自适应地控制和调整运动状态，从而达到不同的混合效果。
3. 径向振动技术在材料制备中的应用（1）混合材料：径向振动技术可达到混合过程精确化，提高了材料的均质化程度，可以得到纯度较高的产物。
硬脆材料超声振动磨削的试验研究
Ｖｏ． １ ２９ Ｎ ｏ． ２
文章编 号 ：１ ０ —５ ２ ２ １ ）２０ ８ — ３ ０ ８０ ６ （０ ００ —２ ７０
辽宁工程技术大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ａ ｎ ｎ ｃ ｎｃ ｌ ｉｅ ｓ ｙ（ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｏ ｉｇＴｅ ｈ ｉａ ｖ ｒｉ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ） ｏ Ｌｉ Ｕｎ ｔ Ｓ
ｖｉ ｒ ｔｏ ｉ ｄｉ ｔ ｏ ｆ ｓｌｃ ｎ ｗａ ｅ ｓｐｒ ｐ ｓ ｄ．Ｉ ｏ ａ ａ ｉｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｕｌ ａ ｏ ｉ ｉ ｒ ｔｏ ｂ ａｉ ｎ ｇｒｎ ｎｇ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｉ ｏ ｆ ｒｗａ ｏ ｏ ｅ ｉ ｎ ａ ｃ ｍｐ ｔｖ ｘ ｅ ｒ ｉ ｎ ｎ ｔ ｓ ｎ ｃ ｖ ｂ ａｉ ｎ ｒ
引 言
主轴
近 些年 ，硬 脆材 料 （ 如工 程 陶瓷 、硅片 等 ）的
超 声振 动磨 削加 工技 术 一直是 研 究 的热 点 。超 声 振
超 声波发生器 超 声波振动输 入
动 磨 削是 利 用 超 声 振 动 和 砂 轮 磨 削 的复 合 加 工 方 法 ，Ｄ ｍ效 率较高 。缺 点是加 工变质层 较深 【。已有 ｉ ｅ Ｊ Ｊ 研 究表 明 ：当磨 削深度 小 于某 临界值 时 ，硬脆 材 料
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｎ ｅ ｔ ａｅ ｔ ｅ ｌ ｗ ｆ ｃ ｅ ｃ ｒ ｂ ｅ ｉ ｒ ｄ ｎ ａ ｄ ｂ ｉ ｌ ｔｒａ ｓ ｎ ｕ ｔａ ｏ ｉ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｉｖ ｓ ｇ ｔ ｈ ｏ ｅ ｉｎ ｙ ｐ ｏ ｌｍ ｎ ｇ ｎ ｉ ｇ ｈ ｒ — ｒｔ ｅ ｍａ ｅ ｉ ｌ，ａ ｌ ｓ ｎ ｃ ｉ ｉ ｉ ｔ ｒ
ｃ ｎ ｂ ｍｐｏ ｅ ｓ ｇ ｕｔ ｓ ｎｃｖｂａｉｎ ｇｉｄｎ ｔｏ ｌ ｏ ｇ ｅｒｕ ｈ ｅｓｉ ｓｇ ｔ ｉ ． ｔｉ ａ ａ ｅ ｉ ｒｖ ｄ ｕ ｉ ｌ ａｏ ｉ ｉｒｔ ｎ ｉｇ ｍｅ ｄ ａｔ ｕ ｈ ｔ ｏ ｇ ｎ ｓ ｓ ｌ ｈｌ ｈｇ Ｉ ｓ ｎ ｒ ｏ ｒ ｈ ｈ ｈ ｉ ｙ ｈ
硬脆材料超声波精密加工机理及影响因素研究
硬脆 材料 （ 如人工 晶体 、 学玻璃 、 光 工程 陶瓷 ） 的使
用越 来越 广 泛， 有 高硬 度 、 磨 损 、 高 温 、 学 稳 具 耐 耐 化
定性好 、 不易氧 化 、 耐腐 蚀等优 点 。 而， 然 由于人工 晶体
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 。硬脆 材料 的精 密 、 精密 加工， 先进 制造 技 超 是
肖强 ｔ， ， 李言 ， ２ 李淑娟 １
（． 安 理 工 大学 机 械 与精 密 仪 器 工程 学 院 ， 西 西安 ７ ０４ ；． 安 工 业 大 学 机 电工 程 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ３ ） １ 西 陕 １０ ８ ２ 西 陕 １０ ２ 摘 要 硬 脆材 料 具 有很 高 的硬 度 和脆 性 ， 了提 高硬 脆 材 料研 磨 效 率 ， 理 论 上 分析 超 声 波 研磨 加工 硬 脆 材 料 机 理 ， 细 为 从 详
ｈ ｒ ｄ ｂ ｉｌ ｔｒａ ａｄ ａ ｒ ｔ ｍａｅ ｌ ｎ ｔｅ ｉ
Ｘ Ａ ｉ ｇ， Ｌ ａ Ｌ ｈ ｊａ Ｉ Ｏ Ｑ ａ ￣，Ｉ ｎ，Ｉ ｕｕｎ ｎ Ｚ Ｙ Ｓ
（ ．ｃ ｏ ｌ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｒｃｓ ｎ Ｉｓ ｕ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｘｉ ｎＵｎｖ ｒｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ Ｘｉ ｎ７ ０ ４ Ｃ ｉａ １Ｓ ｈ ｏ ｃ ａ ｉａ ｄ Ｐｅ ｉｉ ｎｔ ｍｅ ｔＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ｉｅｓｔ ｏ ｅｈ ｏｏ ｙ， １ ０ ８， ｈｎ ； ｏ ａ ｏ ｒ ｉ ａ ｙ ａ
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究硬脆材料的ELID精密镜面磨削机理和技术的研究一、引言硬脆材料的磨削一直以来都是制约高精度加工的瓶颈之一。
传统的研磨技术在处理硬脆材料时容易产生较大的划痕和组织损伤，严重影响了工件的表面质量和性能。
近年来，电解抛光镜面磨削（ELID）技术在硬脆材料加工领域得到了广泛应用，具有磨削精度高、表面质量良好以及工件材料损伤小的优点。
本文将从机理和技术两个方面探讨硬脆材料的ELID精密镜面磨削。
二、ELID精密镜面磨削机理1. 基本原理ELID精密镜面磨削是在研磨过程中通过在磨粒、砂轮和工件间施加低电压直流电进行电化学反应，从而实现对硬脆材料表面的精密磨削。
磨削过程中，磨粒、砂轮和工件形成一个电解质层，该电解质层能够加速磨削产物的去除、减小热量的输送并改善磨削表面的质量。
2. 电化学反应机理ELID精密镜面磨削的关键在于砂轮表面形成了一层硬脆材料的致密抛光层。
这是通过电化学反应实现的，其中砂轮表面的氧化层在电解质中发生电离，生成OH-离子和氧化铁或氧化铁的混合物，进而与硬脆材料的表面发生反应形成致密抛光层。
3. ELID电解质的选择ELID磨削中的电解质是影响磨削效果的一个重要因素。
常用的电解质有硫酸、硝酸及其混合物等。
不同的电解质对于磨削表面的质量、磨削速度和电解质的消耗等方面都有影响。
三、ELID精密镜面磨削技术1. 砂轮制备技术ELID磨削中的砂轮具有较高的表面质量，其制备技术对于磨削效果和表面质量具有重要影响。
常见的砂轮制备技术包括经典ELID制备技术和局部ELID制备技术。
2. 加工参数优化不同硬脆材料的ELID精密镜面磨削过程中，加工参数的优化是关键。
加工参数包括电流密度、砂轮粒度、进给速度等，这些参数会直接影响砂轮磨削效率、磨粒尺寸和表面质量。
3. 先进监测技术ELID精密镜面磨削过程中的质量控制是确保加工效果的关键。
随着先进监测技术的发展，通过磨削力、磨削声音、表面温度等多参数监测，可以及时调整磨削参数，提高加工效率和表面质量。
硬脆材料的超声波加工实验报告
硬脆材料的超声波加工实验报告本报告侧重于硬脆材料的超声波加工，主要内容如下：一、实验背景1. 研究目的：超声波加工是一种新兴的切削工艺，它在切削硬脆材料时取得了良好的应用效果。
本实验的目的是研究用于硬脆材料的超声波加工技术，为后续应用奠定基础。
2. 试验材料：对象物采用硬脆材料ALSI330（9Cr13），该材料硬度为60HRC，抗冲击力为20J相当，热膨胀系数为14×10^-6℃-1。
3. 实验设备：实验采用的设备为国产超声波加工机，加工台的尺寸为250mm×250mm×200mm。
二、实验过程1. 检查设备参数：在实验前，先用专业仪器检查设备参数，确保压力、温度、稳定性等参数均符合要求。
2. 超声波加工切削：在确保实验条件良好的情况下，采用超声波加工机加工ALSI330（9Cr13）进行切削，实验条件如下：加工电压为12V，频率为20KHz，牙形设计为KSF结构。
3. 调整侧切：为了保证切削质量，需要适当调节侧切，减少切削层数。
4. 进行热处理：完成切削后，为了进一步增加切削部位的硬度，采用了淬火处理，本实验采用550℃进行淬火处理。
三、实验结果1. 加工精度：实验结果显示，实验精度优于预期，公差小于0.03mm。
2. 加工表面状态：实验表面光洁度良好，较小平坦度误差。
3. 加工时间：加工时间非常短，将原来的15分钟的加工时间缩短至3分钟。
四、总结通过本次硬脆材料的超声波加工实验，发现：采用超声波加工ALSI330（9Cr13）时，加工精度优于预期，表面光洁度良好，加工时间明显缩短。
因此，本实验证实了超声波加工技术可以更好的实现硬脆材料的零件加工。
超声波在材料合成中的应用及其机理研究
超声波在材料合成中的应用及其机理研究在材料合成过程中，常常需要控制反应过程的温度、压力和反应速率等因素。
在相变、分散和粉碎等工艺中，还需要控制反应的颗粒形态和粒度分布。
传统的加热和搅拌等手段无法很好地满足这些要求，而超声波作为一种非常有效的辅助手段，正在越来越广泛地应用于材料合成和加工领域。
超声波是一种机械振动波，其振动频率超过20kHz，无法听到。
超声波可以产生强烈的局部压缩和稀释效应，破坏液体中的气泡、小颗粒和分子间的化学键，从而促进反应过程。
此外，超声波还能够扰动液体中的分子运动，改变液体的物理和化学性质，促使反应体系向有利方向发展。
超声波在材料合成中的应用可以追溯到20世纪50年代。
当时，科学家们发现超声波可以促进元素间的化学反应，加速晶体生长和配位反应等。
现在，超声波已经被广泛地应用于合成纳米材料、冶金、陶瓷、复合材料、生物材料和高分子材料等领域。
下面就几个典型应用进行简要介绍。
1. 纳米材料的制备纳米材料具有很多独特的物理和化学性质，因此在材料科学、纳米技术和生物医学等领域具有广泛的应用前景。
传统的制备方法如机械抛光、化学气相沉积和电化学析出等，无法很好地控制纳米颗粒的粒径和分布，而超声波可以克服这些缺点。
通过超声波辅助下的还原法、水热法、溶胶-凝胶法和微乳化法等，可以制备出具有优异性能的纳米颗粒和纳米复合材料。
2. 化学反应的促进超声波可以提高反应速率和收率，降低反应温度和压力等条件，从而降低了反应的成本和环保性。
例如，超声波可以在低温下将稀有金属离子还原成相应的金属，还可以在无溶剂条件下催化有机合成反应。
此外，超声波还可以辅助纳米催化剂的制备和应用，从而提高催化效率和选择性。
3. 超声波对材料物性的改善超声波可以改变材料的物理和化学性质，从而提高材料的机械强度、稳定性和功能性。
例如，超声波可以使硬质合金刀头的耗损率降低40%以上，使电池材料的电化学性能提高20%左右，还可以改善陶瓷材料的晶体结构和熔体流动性。
ELID磨削_硬脆材料精密和超精密加工的新技术
EL ID磨削硬脆材料精密和超精密加工的新技术张飞虎 朱 波 栾殿荣 袁哲俊( 哈尔滨工业大学机械工程系 哈尔滨 150001 )文 摘 金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(E lectrolytic In2process Dressing,简称E L ID)磨削技术是国外近年发展起来的一种硬脆材料精密和超精密加工新技术。
本文介绍了E L ID磨削技术的基本原理、工艺特点和国内外研究应用情况。
应用E L ID磨削技术,可对工程陶瓷等硬脆材料实现高效率磨削和精密镜面磨削。
关键词 精密和超精密加工,磨削,砂轮,修整EL ID Grinding A New Technology for Precision andUltraprecision Machining of Hard and Brittle MaterialsZhang Feihu Zhu Bo Luan Dianrong Yuan Zhejun( Department of Mechanical Engineering,Harbin Institute of Technology Harbin 150001 )Abstract EL ID grinding which applies metal bonded grinding wheel with superhard abrasives and electrolytic in2process dressing is a newly developed technology for precision and ultraprecision machining of hard and brittle ma2 terials.In this paper the basic principle,characteristics,research and application of EL ID grinding are introduced.By EL ID,efficient grinding and mirror surface grinding of ceramics and other hard and brittle materials can be realized.K ey w ords Precision and ultraprecision machining,Grinding,Grinding wheel,Dressing1 引言金刚石、CBN超硬磨料具有硬度高、耐磨性好等优良的切削性能,自美国GE公司1957年和1969年批量生产人造金刚石、CBN磨料以来,除少数做成刀具外,大部分都用于制造磨具。
超声波加工原理
第三节超声波加工电火花加工和电解加工都只能加工金属导电材料，无法加工不导电的非金属材料，而超声波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。
、超声波加工的原理超声波加工（ultrasonic machining，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。
、超声波加工的特点(1)加丄范围广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。
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。
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。
硬脆材料的超声频振动切削机理及应用研究
硬脆材料的超声频振动切削机理及应用研究引言：硬脆材料具有高硬度和脆性的特性，传统机械加工方法难以满足其加工的要求。
而超声频振动切削作为一种新型的加工方法，通过施加超声频振动切削力来改善硬脆材料的切削性能。
本文旨在探讨硬脆材料的超声频振动切削机理及其应用研究。
一、硬脆材料的超声频振动切削机理超声频振动切削是一种利用超声波作用于切削刀具实现切削目标的加工方法。
在硬脆材料的加工过程中，通过施加超声振动力，可以激发材料颗粒之间的滑动和变形，从而改善切削过程中的切削状态。
具体来说，超声频振动切削机理主要包括以下几个方面的影响因素：1. 振幅效应：超声振动切削中的振幅大小对切削过程的影响非常显著。
适当的振幅可以改变材料的切削角度和切削力，提高切削效率。
2. 减摩效应：超声波的作用可以降低切削力和摩擦阻力，减少工具与工件界面的磨损。
这是由于超声波振动产生的微小滑动和摩擦热可以在工具刀具与工件之间形成一层固体润滑膜。
3. 超声冷却效应：超声波振动可以在切削过程中产生微小的振动幅度和频率变化，使切削区域得到均匀的冷却。
这有助于减小切削温度，提高材料切削的质量和精度。
二、硬脆材料的超声频振动切削应用研究超声频振动切削在硬脆材料的加工中已得到广泛的应用。
以下分别从切削效率、切削质量和切削精度三个方面介绍了该方法的应用研究情况。
1. 切削效率提升：超声频振动切削的振动作用可以有效降低硬脆材料的切削力，提高切削效率。
研究发现，超声波振动切削技术可以提高硬脆材料的切削深度和切削速度，提高生产效率。
2. 切削质量改善：超声频振动切削减摩效应可以降低工具与工件的摩擦，减少工具磨损和表面质量的损伤。
研究表明，在超声频振动切削下，硬脆材料的表面粗糙度得到明显改善，切削面质量得到提高。
3. 切削精度提高：超声频振动切削可以实现对硬脆材料的精密加工。
由于超声振动切削能够在微观尺度上改变材料的切削状态，因此可以实现更精细的切削控制和更高的加工精度。
为什么说微细超声波加工是硬脆材料的“克星”？
超声波的转性超声波是声波的一部分，它可以在气体、液体和固体介质中传播，但由于超声波频率高、波长忌、能量大，所以传福时方向性强，反射、折射、共振及损耗等现象更显著。
超声波具有传递很强的能量、空化作用、反射、透射和折射现象、在一定条件下会产生波的干涉和共振现象等性质.超声波加工的基本原理超声波加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成形方法.超声波加工原理如图1所示.加工时，由超声波发生器产生的16000Hz以上的高频电流作用在超声波换能器振动系统上产生机械振动，经变幅杆放大后可在工具端面产生纵向振幅达0.01~0.1mm的超声波振动.工具的形状和尺寸取决于被加工面的形状和尺寸，常由韧性材料制成，如未淬火的碳素钢.工具与工件之间充满工作液，工作液通常是在水或煤油中混有碳化硼、氧化铝等磨料的悬浮液.加工时，由超声波换能器引起的工具端部的振动传送给工作液，使磨料获得巨大的加速度，猛烈撞击工件表面，再加上超声波工作液中的空化作用，来实现庭料对工件的冲击破碎，完成切削功能.通过选择不同工具的端部形状和不同的运动方法，可进行不同的微细加工.图2所示为超声波发生器.图1超声波加工原理1一工具2—工件3—培料悬浮液4、5—变幅杆6—超声换能器7—超声波发生器图2所示为超声波发生器由此可见，超声波加工是磨粒在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及超声波变化作用的综合结果，其中造粒的撞击作用是主要的.既然超声加工是基于局部撞击作用，因此就不难理解，趋是脆硬的材料，受撞击作用遭受的破坏大：越易超声加工.相反，脆性和硬度不大的韧性材料，由于它的缓冲作用而难以加工，根据这个道理，人们可以合理选择工具材料，使之既能撞击磨粒，又不致使自身受到破坏，例如用45钢作工具即可满足上述要求.超声波加工的特点1）适合于加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料.例如，玻璃、陶弱（氧化铝、氮化畦等）、石英、褚、硅、石罢、玛瑙、宝石，金刚石等.对于导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金、不锈钢、钛合金等，也能进行加工，但加工生产率较低.2）由于工具可用较软的材料做成较豆杂的形状，故不需要使工具和工件做比较复杂的相对运动，因此超声波加工机床的结构比较简单，只需一个方向轻压进给，操作、维修方便.但若需要加工尺寸较大、形状豆杂而精密的三维结构的零件，仍需设计和制造三坐标数控超声波加工机床.3）去除加工材料是靠极小磨料瞬时局部的撞击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热很小，不会引起变形及烧伤，表面粗糙度Ra值可达0.63~0.08μm尺寸精度可达0.01~0.02mm,也适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件.4）超声波加工设备的几何尺寸较小，设备成本低.S）超声波加工的面积不够大，而且工具头磬损较大，故生产率较低.6）圆柱形孔深度以工具直径的5倍为限.7）工具的磨损使钻孔的圆角增加，尖角变成了圆角，这意味着为了钻出精确的不通孔，更换工具是很重要的.8）由于进入工具中心处的有效磨粒较少，因悬浮液的分布不适当，使型腔的底部面产生强烈的横向振动，故加工表面的精度有所降低.在这种情况下，唯一的解决办法是重新设计工具。
基于超声振动—电镀金刚石线锯切割硬脆材料技术及机理研究的开题报告
基于超声振动—电镀金刚石线锯切割硬脆材料技术及机理研究的开题报告一、研究背景和意义硬脆材料的加工一直是一个难题，传统的机械加工方法往往会导致材料表面的缺陷、开裂等问题，而且加工速度较慢，产出率较低。
因此，在材料加工领域，通过引入新的加工技术，以提高材料加工效率和质量，一直是一个热门研究领域。
金刚石线锯是一种用于硬脆材料切割的有效工具，其切割性能主要受到切割过程中金刚石刀线与材料表面的接触力和切割深度的影响。
同时，金刚石线锯还存在着生产效率低、切割表面质量差等问题，因此需要引入新的技术手段来提高其切割效率和质量。
超声振动作为一种新的加工技术，能够在良好的切割过程中限制金刚石线锯的振动，从而提供更大的切割深度，并改善金刚石线锯的切割表面质量。
通过将超声振动技术引入金刚石线锯切割的过程中，可以有效解决切割质量和效率的问题。
本研究将通过对超声振动—电镀金刚石线锯切割硬脆材料技术及机理的研究，进一步探索引入超声振动技术后的切割机制，了解超声振动对金刚石线锯切割效果的影响，以期实现优化切割的目的，提升切割效率和质量。
二、研究内容和方法（一）研究内容1.超声振动作用下电镀金刚石线锯切割硬脆材料的加工实验研究；2.超声振动作用下金刚石线锯切割硬脆材料的力学分析研究；3.超声振动作用下金刚石线锯切割硬脆材料的表面质量及切割效果分析研究；4.基于超声振动—电镀金刚石线锯切割硬脆材料的机理研究。
（二）研究方法本研究将采用以下研究方法：1.实验研究法：采用电镀金刚石线锯切割不同硬脆材料，进行切割性能试验，观察切割深度、切割表面质量等指标。
2.理论计算法：通过建立金刚石线锯的数学模型，结合实验数据，对金刚石线锯在超声振动作用下的力学特性进行分析，预测切割深度和表面质量。
3.显微观察法：通过扫描电镜和光学显微镜等现代成像技术，观察金刚石线锯的微观形态和切割表面的微观结构，从而揭示超声振动—电镀金刚石线锯切割硬脆材料的机理。
硬脆材料的超声波加工实验报告
硬脆材料的超声波加工实验报告超声波加工是指利用特定频率的超声波来切削材料，它是最新的一种加工技术，有广泛的应用前景，并在许多行业中被广泛使用，其中包括航空航天、汽车制造等行业。
本文旨在展示硬脆材料的超声波加工实验，为该行业的发展提供有价值的信息。
硬脆材料的超声波加工是一种新技术，能够更有效率地切削和加工材料。
它有助于减轻传统切削过程所涉及的高温和高压，从而改善材料加工过程的效率。
此外，它也有助于改善材料表面的光洁度和精度，因此，在精密制造和微型定位方面发挥着重要作用。
在本次实验中，我们使用超声波加工设备进行硬脆材料的加工，该设备产生15 kHz频率的超声波波浪，同时加入冷却润滑液，以保持加工过程的连续性。
我们使用的硬脆材料是双面喷绘昆虫模型，材料的厚度为2 mm，宽度为2 cm，长度为9 cm。
为了保持加工的精度，我们采用了自动控制系统，自动控制切削深度，使用夹具确保加工精度不受影响。
实验结果显示，随着超声波加工时间的增加，切削深度也同步增加，为了检查加工的光洁度，我们进行了表面粗糙度测量，以检查材料表面的光洁度，测量结果显示，事先磨光的超声波加工表面的粗糙度值在0.01μm以下，表明超声波加工可以改善材料表面的光洁度。
实验结果表明，超声波加工能够在不损伤材料表面的情况下有效地切削和加工硬脆材料，并且能够改善表面粗糙度和光洁度，尤其是在精密加工方面发挥着重要作用。
由于超声波加工可以满足硬脆材料的加工需求，并且可以降低能耗，这一技术具有广阔的应用前景。
本次实验的研究结果说明，用超声波加工硬脆材料可以提高加工效率和精度，同时还可以减少能源消耗。
本次实验对于了解超声波加工技术的进一步发展具有重要意义，并可以为未来硬脆材料加工领域的研究提供有价值的信息。
金属加工中的超声波技术研究
金属加工中的超声波技术研究随着科技的发展，金属加工技术也得到了极大的提高。
其中，超声波技术在金属加工中起到了重要的作用。
本文将介绍超声波技术在金属加工中的应用、技术原理以及未来发展趋势。
一、超声波在金属加工中的应用超声波技术在金属加工中有着广泛的应用。
主要的应用领域包括：1.超声波清洗超声波清洗技术是利用超声波的机械波动作用和化学作用清洗金属表面污垢，最终达到清洗效果良好的技术。
该技术可用于钢材表面的清洗、除锈、除油、除污，并且能够清除金属表面微细的油污、氧化皮和铁锈。
2.超声波焊接超声波焊接是运用高强度的超声波振动能量产生的热量进行的金属焊接技术。
它可以应用于不同种类、不同厚度的金属材料改性，对不锈钢板、铝合金板、铜合金板等金属材料的焊接十分有效。
3.超声波加热超声波加热技术是利用超声波振动的作用，产生的摩擦热效应进行加热的一种新型的加热方式。
该技术可以应用于厚度较薄的金属材料加热，如锡、铅等薄膜材料。
4.超声波切割超声波切割是一种非接触的切割方式。
它通过超声波振动产生的能量，在金属材料表面形成交错力，达到切削的效果。
超声波切割可用于切割各种硬度较高的金属材料，如不锈钢、钛合金、排气管、轮毂等。
二、超声波技术的原理超声波技术是将高频电流转化成超声波振动并传递到金属工件中的一种技术。
它借助压电传感器将电能转换成机械能，并将机械能传递到金属材料中。
超声波振动对金属材料具有高效的机械作用，可以改善金属材料的力学性能。
超声波振动对金属材料的影响主要有：1.降低金属的强度超声波振动能够疏松金属内部的晶界，使其变得柔软，从而降低金属的强度。
2.提高金属的延展性超声波振动可以使金属内部的分子间距增大，从而增加了金属的延展性。
3.减少表面粗糙度超声波振动对金属表面具有高效的机械作用。
这种机械作用能够削弱金属表面残留的颗粒和其他污染物，减小其表面粗糙度，从而提高金属表面的质量。
三、超声波技术的未来发展超声波技术应用于金属加工领域已十分成熟，但其发展仍没有到达瓶颈期。
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硬脆材料（如人工晶体、光学玻璃、工程陶瓷）的使用越来越广泛,具有高硬度、耐磨损、耐高温、化学稳定性好、不易氧化、耐腐蚀等优点。
然而,由于人工晶体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。
硬脆材料的精密、超精密加工,是先进制造技术的重要研究领域,其途径一是对现有的装备、刀具和工艺过程进行深入的研究；二是研究新的加工方法,寻求新原理的高效、高精度的加工技术。
作者在普通超声加工研究的基础上,采用超声研磨方法实现硬脆材料的高精度加工,发现超声研磨与普通超声加工有着完全不同的加工机理和特点,对玻璃等硬脆材料进行的初步加工试验研究,表明该方法不仅可行,而且材料去除率高且可获得高精度的表面质量。
1加工机理超声研磨加工原理模型如图1所示。
超声波发生器产生的超声振动由变幅杆将位移振幅放大后传给工具头，工具头作纵向振动，冲击磨料颗粒，磨料颗粒又冲击加工表面，超声波研磨主要利用磨料颗粒的连续冲击作用。
由于超声振动的加速度很大，所以磨料的加速度也很大，无数磨料颗粒连续不断的冲击，可使加工表面破碎和去除。
同时工具端面超声波振动产生的空化现象对工件形成强烈交变压力冲击作用，在微裂纹区和工件表面加工区所起的作用尤其明显，在很大的加速度和交变压力的作用下，微裂纹不断扩展。
磨料的捶击、冲击加工及超声空化作用使微细裂纹逐渐地扩展、碎裂，最终从工件表面上剥落、去除。
这样的表面加工层损伤层更薄、更均匀，从而获得较佳的表面质量，实现超精密加工。
材料去除机制主要包括：1）工具和自由磨粒对工件的高速撞击。
工具端面的瞬态位移方程式为：y （t ）=A sin （2πft ）（1）式中A —工具头振幅；f —振动频率。
对式（1）进行微分可得工具头端面的瞬时速度和硬脆材料超声波精密加工机理及影响因素研究肖强1，2，李言1，李淑娟1（1.西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西西安710048；2.西安工业大学机电工程学院，陕西西安710032）摘要硬脆材料具有很高的硬度和脆性,为了提高硬脆材料研磨效率，从理论上分析超声波研磨加工硬脆材料机理,详细地分析超声波声压及加工静压力、工具的振动振幅、频率和磨粒大小对材料的去除率以及加工质量的影响。
分析表明,基于超声波研磨条件下,能够提高材料去除率和加工出高质量的超光滑表面。
关键词硬脆材料；超声波研磨；去除率中图分类号TG580文献标识码A文章编号1004-244X （2010）03-0026-02Ultrasonic precision machining mechanism and influencing factors ofhard and brittle materialXIAO Qiang 1，2，LI Yan 1，LI Shujuan 1（1.School of Mechanical and Precision Instrument Engineering ，Xi ′an University of Technology ，Xi ′an 710048，China ；2.School of Mechanical and Electronic Engineering ，Xi ′an Technological University ，Xi ′an 710032，China ）Abstract The brittle and hard material possesses high hardness and brittle.In order to improve the lapping efficiency and surface quality of hard and brittle material,the influence of ultrasonic pressure,vibration frequency,vibration amplitude and grain size on removal rate and machining quality was analyzed.The result show that a high removal rate and the smooth high quality surface can be obtained under ultrasonic lapping.Key words hard and brittle material ；ultrasonic lapping ；removal rate收稿日期：2009-11-10；修回日期：2010-03-17基金项目：陕西省重点实验室建设基金项目资助（09JS099）作者简介：肖强，男，吉林长春市人，博士，副教授；主要研究方向为精密与超精密加工。
兵器材料科学与工程ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERINGVol．33No．3May,2010第33卷第3期2010年5月第3期瞬时加速度方程式：v（t）=d y（t）d t=2πfA cos（2πft）（2）a（t）=d2y（t）d t2=-4π2f2sin（2πft）。
（3）工具以如此大的加速度撞击工件或将加速度传递给磨削液中的磨粒，磨粒由此产生动能，足以使工件表面产生微裂纹，经多次撞击后断裂形成碎屑。
2）金刚石磨粒和自由磨粒的直接机械磨削。
随工具旋转的金刚石磨粒与自由磨粒，在静载荷的作用下挤压磨削工件材料，使其产生微量塑性变形及裂纹直至最后发生脆性断裂。
2超声研磨硬脆材料特性分析超声振动研磨加工与普通研磨加工相比，材料去除率大，能有效地提高研磨效率。
因为超声振动研磨时，研盘受到超声振动作用，使球获得充分的自转，从而提高了加工效率。
由于超声波的特殊性，超声振动的作用降低了研磨阻抗，在加工过程中还可使磨削液产生空化作用，从而使加工效率大大提高。
这里“空化作用”，是指当工具以很大的加速度离开工件表面时，间隙中的磨削液压力急剧下降，造成局部真空，并在磨削液内形成许多空腔；而当工具以很大的加速度接近工件表面时，间隙中的磨削液成极强的液压冲击波，促进了碎屑的形成和脱落。
与此同时，间隙中的气泡在工具接近工件时受到压缩，工具离开工件时气泡发生的爆炸也促进了碎屑的形成和脱落，从而提高材料去除率［1］。
超声研磨时，工件超声振动可以降低单位面积磨削力，从而使工件更易于加工。
这是因为超声振动使工件材料具有软化效应，在超声振动作用下，由于频率高达20kHz左右，振幅为几到十几微米，磨粒的速度和加速度瞬时值很大，磨粒以几千甚至几万倍于重力加速度的加速度冲击材料表面，硬脆材料在冲击能量作用下，使磨粒前的材料产生微塑性变形，形成大量多层次分布的微小横向裂纹，这为下一步继续加工创造了良好条件，也为得到粉末状磨屑，形成光滑平整的加工表面打下了基础。
由于硬脆材料韧性很低，在高频冲击下，瞬间集中大量能量，对材料的微小剥离起了很大作用。
另外超声振动研磨时，这些尺寸均匀的磨粒急剧的转动和滚动，使其单位时间的相对滑动距离增大，形成形状均匀一致的细小刻痕比传统研磨法时要多得多，这些细小的刻痕频频产生，使磨削力下降，提高了加工效率并使加工表面平滑，小直径磨粒的剧烈跳动，带来喷沙强化的效果，对粗糙表面的平滑及产生残余应力都有促进作用。
由于磨粒在研抛过程中不仅转动而且作高频往复振动，磨粒的运动轨迹不重复，所以工件的加工表面粗糙度比较低。
同时超声振动能使磨料有效地搅拌，且起到排屑的作用，从而提高加工质量［2］。
3工艺参数影响因素分析超声波加工中材料去除率受很多因素的影响，有些因素相互间还有一定的联系。
其中超声波声压及加工静压力、工具的振动振幅和频率、磨粒种类和粒度是主要影响因素。
3.1超声波静压力影响材料的去除量随着静压力增加而增加，随着静压力减小而减少。
但在一定加工条件下总有一个最佳静压力，在此压力下，可得到最大加工速度，其原因是若压力过大，工具与工件间的磨料空间狭小，难以形成空化抛击，严重时可能无空隙而难以实现。
振动加工若压力过小，工具与工件的间隙增大，令磨粒对工件撞击力及打击深度降低，且磨粒冲击过程中的能量损耗过多，致使冲击微弱、甚至不起作用。
其他条件不变，随静压力的增加近似线性增加，到达一最佳值后随压力增加而下降。
3.2工具的振动振幅和频率在超声波加工中，随着超声振动振幅和频率的增大，加工速度明显提高。
但是，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，严重时会超过工具和变幅杆材料的疲劳强度，降低其使用寿命；随着工具振动振幅和频率的增加，加大了工具与变幅杆、变幅杆与换能器之间联接处的能量损耗。
因此，要求超声加工工具振动振幅为0.01～0.1mm，频率为16～25 kHz。
研究表明若保持静压力和工具频率不变，材料去除率正比于振幅。
在振幅不变情况下，材料去除率和频率之间呈线性关系。
达到一临界值后，随变化急剧下降，且MRR（材料去除率）正比于f1/2。
实际加工时，应调至共振频率，以获得最大的振幅。
3.3磨料的种类和粒度磨料的种类应根据工件材料合理选择。
在一定范围内，磨料硬度越高、粒度越粗，加工速度也越快。
但是，磨料粒度与材料去除率的关系还受工具振幅的影响，因此，为了获得高的加工速度，应根据振幅大小来确定磨料粒度大小。
工具双振幅与磨料平均粒度的最佳比值为0.6~0.8［4］。
4结论试验表明，基于超声波的超精密加工硬脆材料的去除率，是不加超声振动加工材料的2倍左右，表面质量好，粗糙度值降低1倍左右。
因此对于硬脆材料，基于超声波研磨是一种很有发展前途和应用前景的超精肖强等：硬脆材料超声波精密加工机理及影响因素研究27密加工新方法，但其超精密加工合理的工艺参数控制还有待于进一步的研究。
5参考文献［1］周忆.基于超声研磨的超精密加工［J ］.航空精密制造技术，2003（2）：2-4.［2］赵明利，赵波，高国富.超精密研抛及超声波研抛技术分析［J ］.现代机械，2006（6）：50-53.［3］张成光.超声振动研磨加工模型理论研究［J ］.煤矿机械，2007（2）：96-97.［4］冯冬菊.超声波铣削加工原理及相关技术研究［D ］//大连理工大学博士论文.2005：37-39.［5］张祁莉.超声研磨光纤连接器端面工艺分析［J ］.现代机械，2006（2）：3-6.铝基复合材料质量轻、比强度高，具有良好的导热、导电性和较好的耐磨性，并能用常规设备和工艺加工成形，被广泛应用于航空、航天、电子、汽车等领域［1］。
但传统的铝基材料价格高、制备工艺复杂，极大地限制了其在各行业中的发展和应用。
颗粒增强铝基复合材料因其具有高的比强度、高弹性模量、高温性好、尺寸稳定、抗磨等优点，同时，随着高性能增强体颗粒和基体合金材料的推出，复合材料的性能也得到显著地提高［2］。