超声波加工（USM）详解：原理、构造、应用与优劣势（含PDF）
你听过超声波传感器、流量计、探伤检测。今天认识另一种非传统加工——超声波加工（USM）。文末下载超声波加工PDF。
什么是超声波加工？
超声波加工是非传统工艺：高频振动刀具在磨料浆介质中冲击工件。区别于CNC等常规机床，USM可加工陶瓷、钢材、宝石等难加工材料。
超声波加工工作原理
类似磨料射流加工，通过磨料机械冲蚀切除材料。
超声波加工机构造
- 电源
- 高频发生器
- 电-机械换能器
- 超声波振幅变幅杆（号角）
- 刀具夹持器
- 刀具
- 磨料浆
- 泵
电源
需交流电供电。
高频发生器
将市电50-60Hz升至20-40 kHz高频。
电-机械换能器
将高频电流转化为机械振动。
超声波振幅变幅杆
放大换能器振动，亦称"号角"。
刀具夹持器
位于变幅杆末端，固定刀具防震动位移。
刀具
材质：不锈钢、低碳钢等。形状对应工件目标型腔。
磨料浆
碳化硅、氧化铝、碳化硼等磨料与水/油混合。磨料冲蚀切除工件材料。
泵
离心泵将磨料浆以设定压力喷射工件。
超声波加工工作过程
通电 → 高频发生器升频至20-40 kHz → 换能器转化为机械振动 → 变幅杆放大传递至刀具 → 磨料浆持续泵送刀具-工件间 → 刀具振动驱动磨料冲击工件 → 材料逐层冲蚀去除。
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| 来源：Four30, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons |
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超声波加工优势
- 可加工脆性材料
- 优良表面光洁度
- 高精度
- 运行经济
- 导电/非导电材料通用
延伸阅读
- 电火花加工（EDM）工艺
- 材料力学性能要点
- 挤压工艺
- 往复泵原理
超声波加工局限
- 功耗大
- 金属去除率低
- 磨料浆需定期更换
- 初始投资高
- 刀尖磨损快、寿命短
超声波加工应用
- 脆性材料加工
- 脆性材料磨削
- 阶梯钻孔
- 精密打孔
- 雕刻
- 精细复杂形状成型
- 钨、硬质合金、宝石等难加工材料
┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 以上为超声波加工概览。欢迎评论交流，下期再见，持续学习！
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