超声波加工：定义、零件、工作、优点、缺点、应用 [附 PDF]

超声波加工 是一种非常规减材加工工艺，广泛用于工业加工脆性和较硬材料。由于其高精度，它是关键部件的推荐加工方法。让我们在本文中详细了解超声波加工工艺、工作原理、关键部位、优缺点。

超声波加工的定义

超声波加工属于非常规加工工艺，专门用于加工硬脆材料。超声波加工也广泛用于陶瓷的加工。

与激光束加工、放电加工等其他非常规加工工艺不同，超声波加工不会在零件上产生任何热量或任何残余应力。这就是为什么陶瓷和脆性零件可以很容易地用超声波加工而不断裂的原因。

超声波加工又称超声波振动加工 因为这种方法使用的是一种高频振动的工具，当与磨料颗粒结合时，可以去除工件上的材料。

超声波机的关键部件

一台超声波机主要有五个关键部件

• 机电传感器
• 超声波发生器
• 控制单元<​​/li>
• 研磨浆
• 耐磨枪

机电传感器

机电传感器连接到控制单元。控制单元有一个电子振荡器，可产生在 28-40 kHz 范围内高频振荡的交流电。

机电换能器将该振荡电流转换为机械振动。超声波机中使用的换能器主要有两种。

• 压电换能器
• 磁致伸缩传感器

超声波发生器

换能器以高频率和低幅度驱动 Sonotrode。 Sonotrode 的一端连接到换能器，另一端包含工具。超声波焊头由低碳钢制成。

控制单元<​​/h3>

控制单元是传递动力的。它具有电子振荡器，可产生高频交流电。

研磨浆

氧化铝、碳化硅、碳化硼等研磨材料与水混合时会形成研磨浆。水分比例在20-60%之间。

耐磨枪

研磨枪以可控的压力在焊头和工件之间提供研磨颗粒和水的混合物。

超声波加工工艺的工作原理

由于磁致伸缩，超声波加工从工件上去除材料。这意味着任何磁性材料在磁化时都会改变其大小和形状。

控制单元/电源单元以高频向换能器提供交流电。换能器将电能转化为机械振动。

换能器又以高频和低幅度振动超声焊极。频率从 20-30 kHz 不等，幅度从 0.01 到 0.06 mm 不等。

当超声焊极振动并压在工件上时，磨料浆在超声焊极和工件之间流动。超声焊头振动和磨粒与工件表面摩擦的影响使工件表面所需的金属颗粒脱落。

加工时间完全取决于工件的硬度和韧性、磨料颗粒的大小、超声焊头振动的幅度以及磨料中的水比。超声波加工的光滑度和精度取决于材料的硬度和韧性。较软的金属可以提供非常光滑和精确的加工，而硬而脆的金属会形成粗糙的表面。

超声波加工的种类

超声波加工工艺有两种。

• 旋转超声波加工
• 化学辅助超声波加工

回转式超声波加工

在旋转超声加工中，刀具沿垂直中心线摆动。在此过程中不使用磨料浆。取而代之的是，金刚石被浸渍在磨削到工件的工具的尖端。该工艺适用于加工陶瓷、石英等。旋转超声波加工也可以产生深孔，因为没有磨料浆需要到达孔的末端。

化学辅助超声波加工

化学辅助超声波加工类似于传统的超声波加工，但使用氢氟酸等化学物质代替水来形成磨料浆。与传统的超声波加工工艺相比，这有助于更快的材料去除率和更好的精加工。

超声波加工的应用

• 脆性和更硬材料的加工。
• 加工精度很重要的零件
• 分析孔和槽
• 玻璃和陶瓷的加工。
• 机电零件，其中小型和复杂的加工很重要。
• 雕刻和穿线
• 硬质材料的切片和拉削

超声波加工的优势

• 可用于加工硬脆材料
• 它可以用于任何小而复杂的形状
• 可以轻松地加工玻璃而不会使其破裂
• 在加工过程中，超声波加工不会改变金属的物理特性。
• 可以以相对较低的成本获得更高的精度和准确度
• 不会产生热量，因此零件几何形状不会变形。
• 适用于导​​电和非导电金属
• 不需要熟练的技术人员。
• 能够生产精密公差零件

超声波加工的缺点

• 超声波加工的金属硬度值必须至少为 45 HRC。
• 生产速度很慢。不适合量产
• 材料去除速度慢
• 超声波焊头磨损率高。
• 难以加工深孔，因为磨料颗粒甚至无法到达孔的最末端。
• 超声波加工仅限于加工小孔和切口。

结论：超声波加工

这就是我们在这篇文章中的全部内容。我希望您了解超声波加工工艺的基本概念，超声波加工工艺是如何工作的，以及它的优缺点。如果您还有任何关于超声波加工的问题，随时欢迎您在评论区写下您的问题，我很乐意为您提供帮助。

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关于超声波加工的常见问题 (FAQ)

超声波机床用什么动作来去除材料？

振荡运动

超声波加工中刀具振荡的频率范围是多少

18-20KHz

超声波加工中哪种材料更软？工具还是工件？

刀具比超声波加工中的工件更柔软。

超声波加工过程中是否会产生热量？

超声波加工时不产生热量