第八章超声加工.ppt

第九章 超声加工 第一节 超声加工的基本原理和特点 第二节 超声波加工设备及其组成部件 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 第四节 超声波加工的应用 第一节 超声加工的基本原理和特点 一、超声加工的基本原理 ⒈超声波 ⒉超声加工 ⒊波在杆中传播 ⒋空化作用 ⒌特点 第一节 超声加工的基本原理和特点 一、超声加工的基本原理 ⒈超声波： 频率超过16KHz的振动波。 ⒉超声加工： 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型方法。 ⑴磨料的冲击作用：10g ⑵磨料的抛磨作用：扰动 ⑶空化作用：高压爆炸 第一节 超声加工的基本原理和特点 ⒊波在杆中传播 第一节 超声加工的基本原理和特点 第一节 超声加工的基本原理和特点 最大振幅 ? ? ? ? ? ? ? 最大振幅（共振）为半个波长的整数倍。 最小振幅 ? ? ? ? ? ? ? 最小振幅为四分之一波长的奇数倍。 第一节 超声加工的基本原理和特点 ⒋空化作用： 疏区、密区、交替、冲击。 ⒌特点 ⑴非导电硬脆材料 ⑵切削力小，只有磨粒对局部表面的垂直撞击。 ⑶精度0.02㎜，Ra1～0.1μm 无烧伤，无金相改变 第二节 超声波加工设备及其组成部件 ①超声发生器 ②声学部件 ③机床 ④磨料供给系统 第二节 超声波加工设备及其组成部件 一、超声发生器 f ＞16KHz 第二节 超声波加工设备及其组成部件 二、声学部件 换能器、振幅扩大棒、工具。 压电 磁致 第二节 超声波加工设备及其组成部件 第二节 超声波加工设备及其组成部件 ⒉磁致 铁、钴、镍磁场作用产生变形 交变的磁场（交变电流）（正弦波电压） 长度为半波长的整数倍。 第二节 超声波加工设备及其组成部件 第二节 超声波加工设备及其组成部件 第二节 超声波加工设备及其组成部件 ⒊振幅扩大棒（变幅杆） 第二节 超声波加工设备及其组成部件 第二节 超声波加工设备及其组成部件 三、机床 第二节 超声波加工设备及其组成部件 四、磨料工作液及其循环系统 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 一、速度 二、加工精度 三、表面质量及其影响因素 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 一、速度 单位时间内去除材料的多少，单位为g/min或mm3/min。玻璃的最大加工速度达2000～4000 mm3/min。 影响主要因素： 工具振动频率、振幅、工具和工件间的静压力、磨料的种类和粒度、磨料悬浮液的浓度、供给和循环方式、工具与工件材料、加工面积、加工深度等。 ⒈工具端面振幅、频率 ⒉进给压力 ⒊磨料种类和粒度 ⒋磨料悬浮液浓度 ⒌被加工材料 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 ⒈工具端面振幅、频率 振幅大、频率高 ：加工速度快 考虑使用寿命和损耗 使用寿命： 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，超过疲劳强度降低使用寿命 损耗： 联结处的损耗增大 一般：振幅0.01～0.1㎜，频率16000～25000Hz，共振频率。 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 ⒉进给压力 合适压力，加工速度最快 过小：间隙大，减弱撞击力和打击深度，加工速度低。 过大：间隙小，磨料和工作液更新困难，加工速度低。 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 考虑加工面积，加工面积小时，单位面积最佳静压力可较大加工玻璃，圆形实心工具 加工面积5～13 mm2范围内，最佳静压力约为400KPa。 加工面积20 mm2以上，最佳静压力约为200～300KPa之间。 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 ⒊磨料种类和粒度 磨料硬度愈高，加工速度愈快，要考虑成本。 根据加工材料选择磨料 加工金刚石和宝石等超硬材料：金刚石磨料 加工硬质合金、淬火钢等高硬脆材料：碳化硼（硬度较高） 加工硬度不太高的脆硬材料：碳化硅 加工玻璃、石英、半导体等材料：刚玉之类氧化铝（Al2O3） 磨料粒度愈粗，加工速度愈快，但精度和表面粗糙度变差。 第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 ⒋磨料悬浮液浓度 浓度低，磨粒少， 加工面积大和深度大时，加工区局部可能无磨料，加工速度低。 随磨料浓度的增加，加工速度增加。 浓度过高，磨料在加工区的循环运动和撞击运动受影响，加工速度降低。 通常采用的浓度为磨料对水的质量比约0.5～1左右。 第三