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1、03GDD8,主编,第八章超声波加工,第一节超声波加工的机理和特点第二节超声波加工的设备及构成第三节超声波加工工艺参数及应用,第一节超声波加工的机理和特点,一、超声波加工的机理二、超声波加工的特点,一、超声波加工的机理,图-超声波加工原理工具工件磨料悬浮液、变幅杆换能器超声波发生器,二、超声波加工的特点,)特别适合加工各种硬脆材料，尤其是电火花加工等无法加工的不导电非金属材料，如玻璃、陶瓷、人造宝石、半导体等。)加工精度高，加工表面质量好。)工件在加工过程中受力较小，对于加工薄壁、窄缝等低刚度工件非常有利。)加工出工件的形状与工具形状一致，只要将工具做成不同的形状和尺寸，就可以加工出各种复杂形
2、状的型孔、型腔、成形表面，不需要使工具和工件做较复杂的相对运动。)与电火花加工、电解加工相比，采用超声波加工硬质金属材料的效率较低。,第二节超声波加工的设备及构成,一、超声波发生器二、超声波振动系统三、超声波加工机床本体四、磨粒悬浮液及冷却循环系统,一、超声波发生器,二、超声波振动系统,.超声波换能器.变幅杆(振幅扩大棒)3.工具,.超声波换能器,()压电效应超声波换能器()磁致伸缩效应超声波换能器,()压电效应超声波换能器,图-压电效应,图-磁致伸缩换能器,()磁致伸缩效应超声波换能器,.变幅杆(振幅扩大棒),图-三种基本形式的变幅杆)圆锥形)指数曲线形)阶梯形,.变幅杆(振幅扩大棒),(8
3、-1)(8-2)(8-3)（8-4）,.变幅杆(振幅扩大棒),（8-5）（8-6）,3.工具,超声波的机械振动经变幅杆放大后传递给工具，使磨料和工作液以一定的能量冲击工件，加工出需要的尺寸和形状。,三、超声波加工机床本体,图-型超声波加工机床支架平衡重锤工作台工具变幅杆换能器导轨标尺,四、磨粒悬浮液及冷却循环系统,小型超声波加工机床，磨粒悬浮液更换及输送一般都是用手工完成的。若用泵供给，则能使磨粒悬浮液在加工区良好循环。若工具及变幅杆较大，可以在工具与变幅杆中间开孔，从孔中输送悬浮液，以提高加工质量。,第三节超声波加工工艺参数及应用,一、超声波加工工艺参数二、超声波加工的应用,一、超声波加工工
4、艺参数,.加工速度及其影响因素.加工精度及其影响因素.加工表面质量及其影响因素.工具磨损,.加工速度及其影响因素,()工件振动的振幅和频率()工具对工件的静压力()磨料悬浮液()工件材料,()工件振动的振幅和频率,()工具对工件的静压力,图-加工速度与静压力的关系工具截面：被加工材料：玻璃工具材料：相当于工具振幅：工作频率：磨料：磨料对水的质量比：磨料悬浮液供给方法：强制循环方式,()磨料悬浮液,()磨料悬浮液,()工件材料,.加工精度及其影响因素,图-工具磨损对圆孔加工精度影响的示意图,.加工表面质量及其影响因素,图-超声波加工表面粗糙度与磨料粒度的关系玻璃半导体材料(硅)工业矿物陶瓷硬质合金,.工具磨损,二、超声波加工的应用,)超声波加工型腔、型孔，具有精度高、表面质量好的优点。)用超声波切割脆硬的半导体材料。)复合加工)超声波清洗。)超声波焊接。,)超声波加工型腔、型孔，具有精度高、表面质量好的优点。,图-硬质合金下料阴模加工示意图,)用超声波切割脆硬的半导体材料。,图-超声波切割单晶,)复合加工,图-超声波电解复合加工小孔,)复合加工,图-超声波振动车削加工,)复合加工,)超声波清洗。,图-超声波清洗装置示意图,)超声波焊接。,图-超声波焊接示意图换能器固定轴变幅杆焊接工具头被焊工件反射体,
