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                                                                    超声波CNC拥有发明专利

一文讲透超声波加工的基本原理及特点

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(1)超声波加工基本原理超声波加工也称超声加工,是利用工具端面作超声频振动,并通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料的一种加工方法。
    加工时,在工具和工件之间加入液体(水或煤油)和磨料混合的悬浮液,并使工具以很小的力轻轻压在工件上。超声换能器产生16000hz以上的超声频纵向振动,并借助于变幅杆把振幅放大到0.05—0.1mm左右,驱动工具端面作超声振动,迫使工作液中的悬浮磨粒以很大的速度和加速度不断撞击、抛磨被加工表面,把加工区的工件局部材料粉碎成很细的微粒,并从工件上撞击下来。虽然每次打击下来的材料很少,但由于每秒钟撞击的次数多达16000次以上,所以仍有一定的加工速度。同时工作液受工具端面的超声振动作用而产生的高频、交变的液压冲击波和空化作用,将促使工作液钻人被加工材料的微裂缝,加剧机械破坏作用,有助于提高去除材料的效果。
    工作液的空化作用是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时,会在加工间隙内形成负压和局部真空,使得工作液体内形成很多气体微型空腔,当工具端面以很大加速度接近工件表面时,空腔内气泡闭合,压力增大,引起极强的液压冲击波,撞击工件的表面,可以强化加工过程。此外,正负交变的液压冲击波可以使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环,使变钝的磨粒及时得到更新。
    由此可见,超声波加工是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及空化作用的综合结果,其中磨粒的撞击作用是主要的。由于超声波加工基于高速撞击原理,因此愈是硬脆材料,受冲击破坏作用也愈大,而韧性材料则由于它的缓冲作用而难以加工。
    超声波加工的特点:

    1、加工范围广;
    a.可加工淬硬钢、不锈钢、钛及其合金等传统切削难加工的金属、非金属材料;特别是一些不导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石及各种半导体等,对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工,但生产率低;
    b.适合深小孔、薄壁件、细长杆、低刚度和形状复杂、要求较高零件的加工;
    c.适合高精度、低表面粗糙度等精密零件的精密加工。

    2、切削力小、切削功率消耗低; 
   由于超声波加工主要靠瞬时的局部冲击作用,故工件表面的宏观切削力很小,切削应力、切削热更小。

    3、工件加工精度高、表面粗糙度低;

    可获得较高的加工精度(尺寸精度可达0.005~0.02mm)和较低的表面粗糙度(Ra值为0.05~0.2),被加工表面无残余应力、烧伤等现象,也适合加工薄壁、窄缝和低刚度零件。

     4、易于加工各种复杂形状的型孔、型腔和成型表面等;
     5、工具可用较软的材料做成较复杂的形状;
     6、超声波加工设备结构一般比较简单,操作维修方便。

2021年9月13日 19:18
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