超声波在加工方面的应用详解.pptxVIP

超声波技术及其应用 超声波加工原理及其在光学玻璃加工方面的应用 学院：机电工程学院 学号：15S008154 姓名：杨永喜 1 2017-4-7 超声波技术及其应用 主要汇报内容 2 超声波技术及其应用 一、超声波加工发展历史 3 1927年，美国物理学家伍德和卢米斯最早作了超声加工试验，利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔，但当时并未应用在工业上；1951年，美国的科恩制成第一台实用的超声加工机。 超声波技术及其应用 一、超声波加工发展历史 4 二十世纪50年代中期，日本、苏联将超声加工与电加工(如电火花加工和电解加工等)、切削加工结合起来，开辟了复合加工的领域。这种复合加工的方法能改善电加工或金属切削加工的条件，提高加工效率和质量。 超声波技术及其应用 一、超声波加工发展历史 5 1964年，英国又提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工的方法，克服了一般超声加工深孔时，加工速度低和精度差的缺点。 超声波技术及其应用 一、超声波加工发展历史 6 20世纪70年代之前超声波加工工具主要是与磁致伸缩换能器配套使用，从1970年开始,随着压电材料用于超声波换能器,超声波加工技术有了很大进展。压电换能器使振动振幅能精确控制,电声转换效率高达96%,对于硬脆材料的精加工,如钻孔,超声波加工工具可以加工0.0125mm的小孔。 超声波技术及其应用 一、超声波加工发展历史 7 自80年代以后,新的合成材料和陶瓷材料进展很快,促进了超声波加工技术的发展。当电火花加（EDM)出现后,它代替了超声波加工硬的钢铁,效率更高,应用到许多场合中。80年代中期,随着电火花线切割的成功进展,减少了超声波加工硬质合金的市场,超声波加工的主要应用转变为切割玻璃、石英、陶瓷和硅板等低导电性的硬脆材料,·这些材料一般不能用于EDM加工。后来,力传感器和计算机数控伺服机构被应用于加工工具,使超声波加工中的加工压力变得稳定可控。 超声波技术及其应用 一、超声波加工发展历史 8 我国超声波加工的研究始于50年代末,曾经掀起过一阵群众性的“超声热”,由于当时超声波发生器、换能器、声振系统很不成熟,缺乏合理的组织和持续的研究工作,很快就冷了下来。60年代末,哈尔滨工业大学应用超声车削,加工了一批飞机上的铝制细长轴,取得了良好的切削效果。 超声波技术及其应用 一、超声波加工发展历史 9 1976年以后,我国再次开展超声试验研究和理论探讨工作。在1993年为止,我国已发表了300多篇有关超声加工方面的科学研究论文。可以相信,随着超声加工设备的不断完善和理论研究的不断深入,它必将在我国技术进步和社会主义现代化建设中起到重要的作用。 超声波技术及其应用 二、超声波加工的基本原理和特点 10 声波加工方法是近40年来逐步发展的一种新型加工方法,它不仅能加工硬质合金、淬火钢等硬脆金属材料,而且更适合于半导体和不导电的非金属硬脆材料(如半导体硅片、锗片以及陶瓷、玻璃等)的精密加工和成形加工。在难加工材料和精密加工中,超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果,具有广泛的应用范围。 超声波技术及其应用 二、超声波加工的基本原理和特点 11 1.超声波加工原理 超声波加工是利用工具端面做超声频振动,通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法，加工原理如图所示。加工中自由磨粒对工件的冲击对材料去除起主要作用,通过高频振动工具的顶端把能量传递到磨料悬浮液,使磨粒不断冲击工件,去除小的碎片。 超声波技术及其应用 二、超声波加工的基本原理和特点 12 1.超声波加工原理 加工时,由超声波发生器产生16~20kHz的高频电振动信号,经换能器转换为机械振动,此机械振动的振幅较小,约为0.005~0.01mm,不能直接用于超声加工。需通过变幅杆(又称为聚能器)将其放大到约0.01一0.1mm,再传给工具。工具一般通过焊接连接在变幅杆的下端,在工具顶端和工件之间充满着液体(水或煤油)与磨料(碳化硅或碳化硼)混合的磨料悬浮液。工具以一定的压力作用在工件上,工作液中悬浮的磨料颗粒在工具的超声振动下,以很高的速度不断冲击抛磨被加工工件表面。磨料打击工件表面的加速度可达重力加速度的104倍,因而在被加工的表面上造成很大的局部单位面积压力,使工件局部材料发生变形;当达到其强度极限时,材料将发生破坏,被粉碎成特别细的微粒,并被循环的磨料悬浮液带走。 超声波技术及其应用 二、超声波加工的基本原理和特点 13 1.超声波加工原理 与此同时,悬浮工作液受工具端部的超声振动作用而产生液压冲击和空化作用。所谓空化作用是指当工具端面以很大的