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超声波加工：原理、设备、工艺流程、应用与优劣势全解析

本文详解超声波加工(USM)原理、工作、设备、应用、优缺点及图解。属非传统加工，用于脆硬材料加工。1950年为EDM表面精加工诞生，现因低成本、无热产生、高效加工广泛应用多行业。

超声波加工 (USM)

原理

同超声波焊接原理。利用超声波产生高频低振幅驱动力驱动磨料。超声波发生器产生20-30 kHz、振幅25-50 μm高频振动波。振动传递至磨料浆料中磨料颗粒，致使磨料压痕脆性工件去除接触面金属。

超声波加工：原理、设备、工艺流程、应用与优劣势全解析

核心设备

电源

需高频高压电源。将低频电压(60 Hz)转高频电压(20 kHz)。

磁致伸缩换能器

将电信号转机械振动装置。USM用磁致伸缩型换能器产生机械振动。镍/镍合金制造。

增幅器

换能器产生机械振动经增幅器放大传递给变幅杆。

刀具

USM刀具须韧性强、不因磨料压痕脆断。用钢、不锈钢等强韧延展材料制造。

刀具夹持器/变幅杆

连接刀具与换能器。传递放大振动至刀具。需高耐久极限。

磨料浆料

水基磨料浆料。碳化硅、氧化铝、碳化硼作磨料。配浆料输送回收机构。

工作流程

材料去除靠磨料颗粒压痕工件。流程：

超声波加工：原理、设备、工艺流程、应用与优劣势全解析
超声波加工机示意图
  1. 低频电流经电源转高频电流
  2. 高频电流经换能器转高频机械振动
  3. 振动经增幅器放大传变幅杆
  4. 变幅杆传递放大振动至刀具，刀具超声频率振动
  5. 刀具振动驱动磨料高频振动，磨料冲击工件去除金属

应用领域

优缺点权衡

优势

劣势

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