什么是超声波加工？- 工作和过程

你听说过超声波加工吗？也称为超声波振动加工，是一种利用高频振动结合粒子从工件上去除材料的制造工艺。

超声波工具本质上会产生许多微小的振动，随着时间的推移，这些振动会从使用它的工件上去除材料。要了解有关超声波加工及其工作原理的更多信息，请继续阅读。

什么是超声波加工？

超声波加工是一种减材制造工艺，在存在细磨粒的情况下，通过工具对材料表面的高频、低振幅振动从零件表面去除材料。刀具以 0.05 至 0.125 毫米（0.002 至 0.005 英寸）的幅度垂直或垂直于零件表面行进。

细磨粒与水混合以形成浆料，该浆料分布在工具的零件和尖端上。磨料的典型晶粒尺寸范围为 100 到 1000，其中较小的晶粒（较高的晶粒数）产生更光滑的表面光洁度。

超声振动加工通常用于脆性材料以及由于微裂纹力学而具有高硬度的材料。

通过超声波加工，工具会产生振动，将微小尺寸的颗粒投射到工件上。这些颗粒通常与水或其他液体混合以形成浆液。

当超声波工具启动时，它会将这些粒子以较快的速度投射到工件表面。颗粒的磨蚀性有助于磨掉工件表面的材料。

与工件相比，机器中用于切割材料的工具由软材料制成。该工具通常由软钢和镍等材料制成。当工具振动时，加入含有磨粒和颗粒的磨料浆（液体）。

添加磨料浆直到工件与晶粒相互作用。由于液体颗粒的加入，工件的加工脆性磨损了表面，同时刀具逐渐变形。

在超声波机上花费的时间完全取决于振动工具的频率。它还取决于磨料浆的粒度、刚度和粘度。

研磨液中使用的颗粒通常是碳化硼或碳化硅，因为它们比其他颗粒更坚硬。如果浆液的粘度较小，使用过的磨料很容易被带走。

在旋转超声振动加工 (RUM) 中，垂直摆动刀具能够围绕刀具的垂直中心线旋转。不是使用研磨浆去除材料，而是在工具表面浸渍金刚石，磨削零件表面。

旋转式超声波机床专门加工先进的陶瓷和合金，例如玻璃、石英、结构陶瓷、钛合金、氧化铝和碳化硅。旋转式超声波机用于加工高精度的深孔。

旋转超声振动加工是一种相对较新的制造工艺，目前仍在广泛研究中。目前，研究人员正试图将这一过程调整到微观层面，让机器像铣床一样运行。

在化学辅助超声加工 (CUSM) 中，使用化学反应性研磨液来确保更好地加工玻璃和陶瓷材料。使用酸性溶液，如氢氟酸，与传统的超声波加工相比，材料去除率和表面质量等加工特性可以大大提高。

虽然 CUSM 减少了加工时间和表面粗糙度，但由于新浆料选择的额外化学反应性，入口轮廓直径略大于正常值。为了限制这种扩大的程度，必须仔细选择浆料的酸含量，以确保用户安全和产品质量。

超声波加工的应用有：

还有许多其他制造工艺能够从工件上去除材料，它们的应用通常仅限于由坚固耐用的材料制成的工件。然而，超声波加工是独一无二的，因为它能够从几乎所有类型的工件上去除材料，包括那些由硬质和脆性材料制成的工件。

无论工件是玻璃、陶瓷还是石英，都可以通过超声波加工改变其物理尺寸。

超声波加工不需要加热工件。如果工件对热波动敏感，则可以使用这种加工工艺安全地改变它。在超声波加工过程中，工件的温度将保持不变。也就是说，该工艺既不需要加热也不需要冷却工件。

此外，超声波加工比许多其他加工工艺提供更高的公差。它能够修改其他加工工艺无法实现的高公差工件。

另一方面，超声波加工也有一些缺点，其中一个是材料去除率低于平均水平。从工件上去除材料并不是一种特别快速的方法。

相反，它比大多数其他加工工艺要慢。对于寻求大批量生产工艺的制造企业来说，超声波加工可能不是一个好的选择。

除了材料去除率低于平均水平外，超声波加工不支持使用深孔。制造公司在将工件暴露于超声波加工工具之前先在工件上钻孔并不少见。但是，如果孔太深，浆液将无法填充。

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