特种加工第6版教学课件作者白基成第七章超声加工课件.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * a）微细孔 b）型腔c）异形通孔d) 弯曲孔e) 刻槽g）套料h）切圆i） 复杂沟槽 二、切割加工 单晶硅片切割方法 绞合线结构示意图 三、复合加工 超声电解复合加工 加工小孔和深孔 钝化性电解液混加磨料电解液 超声电火花复合加工 加工小孔、窄缝及精微异形孔 超声功率和振幅不宜大，否则导致电弧放电 超声抛光及电解超声复合抛光 模具表面、拉丝小孔 超声研磨抛光，工具与工件之间最好有相对转动或往复移动 三、复合加工 四、超声清洗 四、超声清洗 四、超声清洗 四、超声清洗 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 特种加工Non-traditional Machining 第七章 超声加工 第一节 超声加工的基本原理和特点 第二节 超声加工设备及其组成部分 第三节 超声加工速度、精度、表面质量及其影响因素 第四节 超声波的应用技术 第五节 超声加工新技术 第一节 超声加工的基本原理和特点 一、超声波及其特性 二、超声加工的基本原理 三、超声加工的特点 一、超声波及其特性 超声波的频率范围 10-4Hz 16Hz 16kHz 105kHz 次声波 超声波 可听声波 超声波为纵波，可在各种介质中传播 传递速度 c = λ f ，λ-波长， f-频率 不同介质中传播速度不同 c空气=331m/s， c水=1430m/s c铁=5850m/s 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 传递速度（m/s） 超声波的特性（1） 可传递很强的能量 传播的能量密度 垂直于波的传播方向单位面积上的能量 J=ρc (ωA)2/2 ω=2πf (rad/s) A—振幅 （mm） ρ —介质的密度 固体、液体的ρ和c大→ J大 超声波的特性（2） 在液体介质中传播时，在界面上产生 液压冲击 空化现象 形成真空，产生气泡 空泡闭合，形成压力 高频上下运动： f ＞16kHz 超声波的特性（3） 通过不同介质时，波速突变 折射现象 反射现象 介质的波阻抗ρc 之差越大，反射率越大 连接面间加入凡士林或机油 固体(液体) 空气 反射率≈100% 超声波的特性（4） 在一定条件下，产生干涉和共振现象 距入射端距离为x的b点处： 入射波 反射波 合成波 共振的条件： 杆长为半波长的整数倍，L= kλ/2 波节M点处：不振动 A B M 二、 超声加工的基本原理 加工原理 冲击(为主) 抛磨 磨料冲击工件表面 空化作用 工作液进入裂缝 加快磨料更新速度 有助于排屑 三、 超声加工的特点 适合加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料 加工质量高，尺寸精度0.01~0.02mm，Ra0.63~0.08μm，无残余应力 宏观切削力小，切削热小，适合加工薄壁、窄缝、低刚度件 可加工复杂型面及型腔 加工效率低（导电的硬质金属材料） 工具有损耗 第二节 超声加工设备及其组成部分 超声波发生器 超声振动系统 超声换能器 变幅杆 工具 机床本体 辅助系统 磨料悬浮液循环系统 换能器冷却系统 1--工作台2--上具3--变幅杆4--换能器5--导轨6--支架7--平衡重锤 1 2 3 5 4 6 7 一、 超声波发生器 功率放大器 信号放大器 震荡器 电 源 作用：将工频交流电转变为有一定功率输出的超声频电振荡。 二、声学部件 超声换能器 作用 高频电振荡→机械能 换能器长度= kλ/2 种类 压电效应式 磁致伸缩式 磁场强度(A/m) 相对伸长量 （一）压电效应式 石英晶体、钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(ZrPbTiO3) 伸缩量小(石英晶体：3kV时，0.01μm) 用于小功率超声加工 （二）磁致伸缩式 铁磁体(Fe、Co、Ni)、铁氧体 有高频涡流损失→片状叠加 “双频现象” 交流正弦波→脉动直流励磁电流 变幅杆：上粗下细的棒杆将振幅加以扩大 作用：放大振幅 振幅放大原理 振幅 （三）变幅杆（振幅扩大棒） 变幅杆的形式 (5~10倍) (10~20倍) (＞20倍) （四）工具 工具材料：45＃钢等韧性材料 部件之间应连接紧密 螺纹连接处：涂凡士林油 支撑点应选在“驻波节电”处 三、机床 加工压力调节： 声部的自重 - 平衡重 调压机构：杠杆、弹簧、气动、电磁铁 四、磨料工作液及其循环系统 简单的超声加工装置的磨料是靠人工输送和更换的（即在加工前将悬浮磨料的工作液浇注堆积在加工区，加工过程中定时抬起工具并补充磨料） 工作液：水、煤油、机油 磨料：