功率—超声波
功率超声波运用

功率超声-超声波加工车削技术

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作者:张家港睿能科技有限公司来源:张家港睿能科技有限公司网址:http://www.sonicindustry.net

  超声波加工(ultrasonic machining),起源于20世纪50年代初期,是指给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工的方法。超声加工系统,由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。在难加工材料和精密加工中,功率超声加工技术具有普通加工无法比拟的工艺效果,具有广泛的应用范围。由于功率超声加工技术具有许多优点,与其他加工技术相比较,常常能大幅度提高加工速度、提高加工质量和完成一般加工方法难以完成的加工工作。因此,在工业、农业、国防和医药卫生、环境保护等部门得到越来越广泛的应用。

超声加工的基本原理

   超声加工时,高频电源联接超声换能器,由此将电振荡转换为同一频率、垂直于工件表面的超声机械振动,其根幅仅0.005~0.01mm,再经变幅杆放大至0.05~0.1mm,以驱动工具端面作超声振动。此时,磨料悬浮液(磨料、水或煤油等赃工具的超声振动和一定压力下,高速不停地冲击悬浮液中的磨粒,并作用于加工区,使该处材料变形,直至击碎成微粒和粉末。同时,由于磨料悬浮液的不断搅动,促使磨料高速抛磨工件表面,又由于超声振动产生的空化现象,在工件表面形成液体空腔,促使混合液渗入工件材料的缝隙里,而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击,强化了机械抛磨工件材料的作用,并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。随着磨料悬浮液不断地循环。磨粒的不断更新。加工产物的不断排除,实现了超声加工的目的。总之,超声加工是磨料悬浮液中的磨粒,在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中,以磨粒不断冲击为主。由此可见,脆硬的材料,受冲击作用愈容易被破坏,故尤其适于超声加工。

  

  超声波发生器产生的高频电振荡(频率一般为16~25千赫,焊接频率可更高)施加于超声换能器上(见图),将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅(双振幅为20~80微米),并驱动以一定静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件,使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒,为循环的磨料悬浮液带走,工具便逐渐进入到工件中,加工出与工具相应的形状。

特点:

①不受材料是否导电的限制。

②工具对工件的宏观作用力小、热影响小,因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件。

③被加工材料的脆性越大越容易加工;材料越硬或强度、韧性越大则越难加工。

④由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用,磨料的硬度应比被加工材料的硬度高,而工具的硬度可以低于工件材料。  

⑤可以与其他多种加工方法结合应用,如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。   超声加工主要用于各种硬脆材料,如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔(包括圆孔、异形孔和弯曲孔等)、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。超声打孔的孔径范围是0.1~90毫米,加工深度可达100毫米以上,孔的尺寸精度可达0.02~0.05毫米。表面粗糙度在采用 W40碳化硼磨料加工玻璃时可达Rα1.25~0.63微米,加工硬质合金时可达Rα0.63~0.32微米。  

⑥切削力大及温度幅度降低,工件寿命大幅度提高。

⑦大大节省能源,简化机床结构。

⑧提高已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性