超声波加工(USM) -主要零件,工作原理,优缺点及其应用

超声波加工()又称超声振动加工,是在有磨料颗粒存在的情况下,利用刀具对材料表面进行低频高频振动,将材料从零件表面去除的加工过程。

  • 刀具的运动与工件表面垂直或正交。工具的移动幅度为0.05 mm至0.125 mm (0.002 in至0.005 in)。
  • 通过在水中混合细磨粒形成浆料。在加工过程中,将该浆料流过w / p和工具的尖端。浆料中的磨料增益颗粒有助于除去材料的表面,形成w / p的表面。磨料材料的颗粒尺寸通常为100至1000.较小的晶粒(即,谷物数量越多)导致光滑的表面饰面。
  • 这种加工方法通常用于加工脆性材料和具有高硬度的材料。

超声波加工的工作原理

Ultrasonic_machining_schematic

高频(在超声波范围内的电流I.18KHz至40 kHz)用于产生低振幅和高频的机械振动。新利18app官网备用产生的机新利18app官网备用械振动用于在浆料形式的磨料粒颗粒存在下加工部分的表面。浆料流过工具和工件。当工具压在W / P上时,含有磨料颗粒的浆料从表面上剥去材料。

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主要部分

超声加工过程

超声波加工机由换能器和声纳极(又称喇叭)两个主要部件组成,用电缆连接到电子控制单元。

下面描述各个部件的功能

1.传感器:

换能器主要由圆筒组成,该气缸由压电陶瓷组成。它将电能转换为机械振动。新利18app官网备用然后,换能器以低幅度和高频振动超声波。

2.Sonotrode:

它由低碳钢制成。它的一端与换能器连接,另一端包含工具。超声波在低幅度和高频下振动,并通过磨损从W / P中除去材料。

3.控制单元:

控制单元由一个电子振荡器组成,它能产生高频交流电。超声波产生的频率通常在18 kHz至40 kHz之间。

类型的超声电机

1.旋转超声振动加工(RUM):

在朗姆酒中,允许垂直旋转工具围绕超声波的轴线旋转。工具的表面浸渍有用于沿着部件表面研磨的金刚石。在这种类型的机器中不使用磨料浆料以进行材料去除。

2.Chemical-Assisted超声电机:

在这种加工中,一种化学反应磨料流体被用于加工过程。

超声加工过程的工作

  • 传感器和声纳极通过电缆连接到控制单元上。
  • 控制单元有一个电子振荡器,可以产生18 kHz至40 kHz的高频超声波交流电。
  • 该高频交流电被提供给换能器。换能器将该交流电转换成机械振动,并将这种机械振动传输到附接到其上的超声波发动机。新利18app官网备用
  • 换能器具有低幅度和高频的传感器振动。当这种振动的超声波撞击W / P的表面时,它去除材料形成。浆料在工具和工件之间流动,并有助于从表面移除材料。
  • 超声波加工中使用的浆料含有20%至60%的水体积,氧化铝,碳化硼和碳化硅颗粒。
  • 这就是超声波加工的原理。

好处

  • 该加工方法能够高精度地加工脆性和硬质材料。
  • 它可以加工易碎的材料,如玻璃和非导电金属,不能通过非传统的方法加工,如电化学加工或电火花加工。
  • 它能够生产高公差的零件。
  • 加工后的材料不产生变形。这是因为,声纳极对w/p没有产生热量。
  • 没有观察到材料的物理性质发生变化。
  • 由于加工过程中没有毛刺,因此加工零件所需的精加工较少。

缺点

  • 由于微屑或侵蚀机制,金属去除缓慢。
  • 超声波尖端的磨损更快地发生。
  • 这种方法加工深孔不容易,因为磨浆不能在孔的底部流动(旋转超声加工除外)。
  • 超声振动加工只能加工硬度值≥45hrc (HRC:洛氏硬度计)的材料。

应用程序

  • 它通常用于机脆和硬质材料。玻璃,碳化物,陶瓷,宝石和硬化钢是USM加工的最常见的材料。
  • 它是非常精确的加工方法,并用于制造微电器系统组件,如微结构化玻璃晶片。

参考:Wikipedia.org.

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