超聲拋光加工的基本原理

超聲拋光加工的基本原理

超聲拋光加工技術(shù)中應(yīng)用最廣泛、最基本的加工方式是拋光磨料沖擊加工，因此，下面以磨料沖擊加工為例闡述超聲加工的基本原理。

超聲拋光加工的基本原理，其主要由超聲波發(fā)生器、換能振動(dòng)系統(tǒng)、磨料供給系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)和工做臺(tái)等部分組成。換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)由變幅桿將位移振幅放大后傳輸給工具頭，工具頭做縱向振動(dòng)，其振動(dòng)方向如圖2-15 (b)中的箭頭所示。這樣，當(dāng)工具頭做縱向振動(dòng)時(shí)，沖擊磨料顆粒，磨料顆粒又沖擊加工表面，超聲加工主要是利用磨料顆粒的“連續(xù)沖擊”作用。由于超聲振動(dòng)的加速度非常大，所以磨料顆粒的加速度（或沖擊力）也是非常大的。在無數(shù)磨料顆粒連續(xù)不斷的沖擊下，可使加工工件的表面破碎和去除。假如不用磨料而只用振動(dòng)著的超聲工具頭直接縱向“錘擊”工件表面，那只能使工件表面產(chǎn)生損傷，實(shí)際上材料并沒有被去除。只有依靠切變應(yīng)力才能將材料去除，磨料在超聲工具頭的沖擊下產(chǎn)生的應(yīng)力含有切向分量，此切向分量對(duì)加工過程中材料的去除起重要作用。

另外，磨料懸浮液中的超聲空化效應(yīng)對(duì)加工也有很大的作用。

超聲加工常用的頻率是從20kHz到40kHz，位移振幅一般在10～100μm之間。當(dāng)頻率一定時(shí)，增大振幅可以提高加工速度，但振幅不能過大，否則會(huì)使振動(dòng)系統(tǒng)超出疲勞強(qiáng)度范圍而損壞。同樣，當(dāng)位移振幅一定，而頻率增高時(shí)，也可提高加工速度，但頻率提高后，振動(dòng)能量的損耗將增大。因此，一般多采用比較低的超聲頻率。

上面敘述了借助工具的超聲縱向振動(dòng)通過分散的磨料來碎除材料的磨料沖擊超聲加工方法。隨著超聲加工技術(shù)的推廣和應(yīng)用，人們把超聲振動(dòng)與其他加工方式相結(jié)合，逐漸形成了多種多樣的超聲加工方法，如超聲振動(dòng)可以與車刀的車削加工、鉆頭的鉆削加工、鉸刀的鉸削加工、砂輪的磨削加工、砂帶的拋光加工、鋸條的鋸料加工、滾）f的滾齒加工、油石的珩磨加工相結(jié)合實(shí)現(xiàn)深小孔加工、拉絲模及型腔模具研磨拋光，以及包括金剛石、陶瓷、瑪瑙、玉石、淬火鋼、模具鋼、花崗巖、大理石、石英、玻璃和燒結(jié)永磁體等在內(nèi)的難加工材瑙、玉白、淬火錒、模具鋼、花崗巖、大理石、石英、玻璃和燒結(jié)永磁體等在內(nèi)的難加工材內(nèi)容。  

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