第十章 超聲加工.ppt

第十章超聲波加工，第一節(jié)超聲波加工的基本原理和特性第二節(jié)超聲波加工設(shè)備及其組成部分第三節(jié)超聲波加工速度、精度、表面質(zhì)量及其影響因素第四節(jié)超聲波加工的應(yīng)用，第一節(jié)超聲波加工的基本原理超聲波超聲波加工的基本原理超聲波處理9355波桿傳播空化作用特性，第一節(jié)超聲波加工的基本原理和特性，以及超聲波加工：以刀具端面為超聲波頻率振動(dòng)，通過(guò)磨料懸浮液加工脆性硬質(zhì)材料的成型方法。磨料沖擊作用：10g磨料沖擊效果：擾動(dòng)空化作用：高壓爆炸，超聲波加工的基本原理和特性，波傳播到極點(diǎn)，超聲波加工第一部分的基本原理和特性，超聲波加工第一部分的基本原理和特性，最大振幅(共振)為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍最小振幅最小振幅是四分之一波長(zhǎng)的奇數(shù)數(shù)倍。振幅，超聲波加工第一部分的基本原理和特性，空化：spa，密度區(qū)，交替，沖擊。特性；非導(dǎo)電硬質(zhì)和脆性材料切削力較小，只有磨料顆粒對(duì)局部表面的垂直沖擊。準(zhǔn)確度0.02，ra1 0.1 m無(wú)燒傷，金相無(wú)變化，超聲波加工設(shè)備及其組件，超聲波發(fā)生器聲學(xué)組件機(jī)床磨料供應(yīng)系統(tǒng)，超聲波加工設(shè)備及其組件，1，超聲波發(fā)生器f 16khz，超聲波加工壓力電磁感應(yīng)，超聲波加工設(shè)備及其組件，壓電效應(yīng)：由于機(jī)械壓縮或拉伸，介質(zhì)產(chǎn)生一定電荷，形成一定電位。(機(jī)械變形引起的電)反向壓電效應(yīng)：電引起的機(jī)械變形交變電壓(正弦波電壓)、超聲波加工設(shè)備及其組件、磁鐵、鈷、鎳磁場(chǎng)作用下的變形交變磁場(chǎng)(交變電流) (正弦波電壓)的長(zhǎng)度是半波的整數(shù)倍。第二節(jié)超聲波加工設(shè)備及其組件、第二節(jié)超聲波加工設(shè)備及其組件、超聲波加工設(shè)備及其組件、超聲波加工設(shè)備及其組件、振幅擴(kuò)展棒(變幅)、雙截面超聲波加工設(shè)備及其組件，注意共振，半波長(zhǎng)整數(shù)倍固定：波節(jié)點(diǎn)中1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。超聲波加工設(shè)備及其組件，3，機(jī)床，超聲波加工設(shè)備及其組件，4，磨料工質(zhì)及其循環(huán)系統(tǒng)，超聲波加工速度，精度，表面質(zhì)量及其影響因素，1，速度2，加工精度3，表面質(zhì)量及其影響因素，第三節(jié)超聲波加工速度，精度玻璃的最大加工速度為2000 4000 mm3/min。影響主要因素：工具振動(dòng)頻率、振幅、工具和工件之間的靜態(tài)壓力、磨料的種類和粒度、磨料懸浮液的濃度、供給和循環(huán)方法、工具和工件材料、加工區(qū)域、加工深度等。工具端振幅、頻率輸送壓力拋光類型和粒度拋光懸浮液濃度加工材料、超聲波加工速度、精度、表面質(zhì)量及其影響因素、工具端振幅、頻率振幅、大頻率高頻率：考慮加工速度壽命和損耗壽命：過(guò)大振幅和過(guò)大頻率允許工具和轉(zhuǎn)輪具有大內(nèi)部應(yīng)力，超出疲勞強(qiáng)度，服務(wù)壽命三節(jié)超聲波加工速度、準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量及其影響因素，艉輸送壓力適當(dāng)壓力，加工速度最快：間隙大，沖擊力和打擊深度減弱，加工速度低。 過(guò)度：間隔小，磨料和工作液更新困難，處理速度低。，第三節(jié)超聲波加工速度、準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量及其影響因素，加工區(qū)域考慮，加工區(qū)域時(shí)間，單位區(qū)域最佳靜態(tài)壓力較大的加工玻璃，圓形實(shí)體刀具加工區(qū)域5 13 mm2范圍，最佳靜態(tài)壓力約400KPa。加工區(qū)域20mm2或更高，最佳靜態(tài)壓力約在200到300KPa之間。超聲波加工速度、精度、表面質(zhì)量及其影響因素、拋光類型和粒度拋光硬度越高，加工速度越快，需要考慮成本。根據(jù)加工材料選擇磨料，加工金剛石等硬質(zhì)材料。金剛石磨料加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等高脆性材料：碳化硼(硬度高)加工硬度不太高的脆性硬質(zhì)材料：碳化硅加工玻璃、石英、半導(dǎo)體等材料：剛玉等氧化鋁(Al2O3)磨料，顆粒越粗，加工速度越快，但準(zhǔn)確度和表面粗糙度越差。第三節(jié)超聲波加工速度、精度、表面質(zhì)量及其影響因素，磨料懸浮液濃度低，磨料顆粒少，加工面積大，深度大，加工區(qū)域部分無(wú)磨料，加工速度低。隨著磨料濃度的增加，加工速度增加。濃度過(guò)高時(shí)，磨料會(huì)受到加工區(qū)循環(huán)運(yùn)動(dòng)和沖擊運(yùn)動(dòng)的影響，加工速度減慢。常用濃度為磨料的水質(zhì)量比約為0.5 1。第三節(jié)超聲波加工速度、準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量及其影響因素；加工材料越脆，承受沖擊載荷的能力越低，去除的越容易。韌性好的材料不易加工。如果玻璃的可加工性(生產(chǎn)率)為100%，則鍺、硅半導(dǎo)體單晶為200%到250%，石英為50%，硬質(zhì)合金為2%到3%，淬火質(zhì)量為1%，淬火質(zhì)量不到1%。與超聲波加工速度、準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量及其影響因素有關(guān)，其次與加工精度機(jī)床、夾具精度的影響、磨料粒度、刀具精度和磨損情況、刀具橫向振動(dòng)大小、加工深度、加工材料特性等有關(guān)。一般加工孔的尺寸精度為0.02到0.05mm。磨粒大小孔的加工范圍典型超聲波加工的光圈范圍約為0.1 90，深度可能為直徑10 20倍以上。三節(jié)超聲波加工速度、準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量及其影響因素，表1超聲波加工功率與最大加工孔徑的關(guān)系，三節(jié)超聲波加工速度、精度、表面質(zhì)量及其影響因素，加工孔的尺寸精度大于刀具尺寸的孔加工。最小直徑Dmin大約是刀具直徑Dt中使用的磨粒平均直徑ds的兩倍。Dmin=Dt 2ds對(duì)于240 # 280 #磨粒通常達(dá)到0.05 321 ，對(duì)于w8 w7磨粒可能達(dá)到0.02 321 或更高。圓孔加工：幾何誤差主要包括橢圓度和錐度。第三節(jié)超聲波加工速度、準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量及其影響因素，表2磨粒大小和基本磨粒大小范圍，第三節(jié)超聲波加工速度、精度、表面質(zhì)量及其影響因素，工具精度和磨損形狀誤差主要有工具不均勻的圓度和錐度誤差圓度誤差。錐度錯(cuò)誤與刀具磨損量有關(guān)。工具側(cè)振動(dòng)圓度誤差與工具側(cè)振動(dòng)大小有關(guān)。加工深度加工材料特性，3節(jié)超聲波加工速度、準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量及其影響因素，3、表面質(zhì)量及其影響因素磨料粒度加工材料特性振幅成分燒傷和變質(zhì)層無(wú)，ra1 0.1 m取決于每個(gè)磨料顆粒每次撞擊工件表面時(shí)留下的凹痕大小。磨料粒度小，工件材料硬度大，超聲波振幅大時(shí)，加工表面粗糙度有所改善，但生產(chǎn)率下降。，4節(jié)超聲波加工應(yīng)用，1，孔，腔加工2，加工3，復(fù)合加工4，超聲波清洗，4節(jié)超聲波加工應(yīng)用，1，孔，腔加工，4節(jié)超聲波加工應(yīng)用，2，切割加工，4節(jié)超聲波加工應(yīng)