1、超声加工医学知识培超声加工医学知识培训训第一节 超声加工的基本原理和特点一、超声加工的基本原理超声波超声加工波在杆中传播 空化作用 特点 超声加工医学知识培训2第一节 超声加工的基本原理和特点一、超声加工的基本原理超声波：频率超过16KHz的振动波。超声加工：是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。磨料的冲击作用：10g 磨料的抛磨作用：扰动 空化作用：高压爆炸 超声加工医学知识培训3第一节 超声加工的基本原理和特点波在杆中传播 xMa0cxtfcftAtAa2sinsin0 xTtAxTtAfxtTAcxtTAttfAam2sin22sin12sin12sin2
2、sin1xTtAxTtAfxtTAcxtTAttfAam2sin22sin12sin12sin2sin2超声加工医学知识培训4第一节 超声加工的基本原理和特点 xAax2cos2TtxAxTtAxTtAaaammm2sin2cos22sin2sin21超声加工医学知识培训5第一节 超声加工的基本原理和特点最大振幅 最大振幅（共振）为半个波长的整数倍。最小振幅 最小振幅为四分之一波长的奇数倍。nkkxkxxAax,2,1,02212cos2 nkkxkxxax,2,1,04122202cos0 xAax2cos2振幅超声加工医学知识培训6第一节 超声加工的基本原理和特点空化作用：疏区、密区、交替
3、、冲击。特点 非导电硬脆材料 切削力小，只有磨粒对局部表面的垂直撞击。精度0.02，Ra10.1m 无烧伤，无金相改变超声加工医学知识培训7第二节 超声波加工设备及其组成部件 超声发生器声学部件机床磨料供给系统 超声加工医学知识培训8第二节 超声波加工设备及其组成部件一、超声发生器 f 16KHz超声加工医学知识培训9第二节 超声波加工设备及其组成部件二、声学部件 换能器、振幅扩大棒、工具。压电 磁致超声加工医学知识培训10第二节 超声波加工设备及其组成部件压电 压电效应：机械压缩或拉伸引起介质产生一定电荷，形成一定的电势。（机械变形引起电）逆压电效应：电引起机械变形 交变电压（正弦波电压）超
4、声加工医学知识培训11第二节 超声波加工设备及其组成部件磁致 铁、钴、镍磁场作用产生变形 交变的磁场（交变电流）（正弦波电压）长度为半波长的整数倍。超声加工医学知识培训12第二节 超声波加工设备及其组成部件超声加工医学知识培训13第二节 超声波加工设备及其组成部件超声加工医学知识培训14第二节 超声波加工设备及其组成部件振幅扩大棒（变幅杆）1221211222222222122121AASSSSAAcWSAcWSAWSAcAcJJSW则一定一定一定0.0050.01 0.010.1（扩大）圆锥型：510倍阶梯型：20倍以上指数型：1020倍长度为半波长的整数倍。超声加工医学知识培训15第二节
5、超声波加工设备及其组成部件tAatAvtASfcLfcsincossin2122注意共振，半波长的整数倍固定：在波节点，四分之一波长的奇数倍。超声加工医学知识培训16第二节 超声波加工设备及其组成部件三、机床 超声加工医学知识培训17第二节 超声波加工设备及其组成部件四、磨料工作液及其循环系统超声加工医学知识培训18第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素 一、速度 二、加工精度 三、表面质量及其影响因素 超声加工医学知识培训19第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素一、速度单位时间内去除材料的多少，单位为g/min或mm3/min。玻璃的最大加工速度达20004000
6、mm3/min。影响主要因素：工具振动频率、振幅、工具和工件间的静压力、磨料的种类和粒度、磨料悬浮液的浓度、供给和循环方式、工具与工件材料、加工面积、加工深度等。工具端面振幅、频率 进给压力 磨料种类和粒度 磨料悬浮液浓度 被加工材料 超声加工医学知识培训20第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素工具端面振幅、频率 振幅大、频率高：加工速度快 考虑使用寿命和损耗 使用寿命：过大的振幅和过高的频率会使工具和变幅杆承受很大的内应力，超过疲劳强度降低使用寿命损耗：联结处的损耗增大 一般：振幅0.010.1，频率1600025000Hz，共振频率。超声加工医学知识培训21第三节 超声波加工
7、速度、精度、表面质量及其影响因素进给压力合适压力，加工速度最快 过小：间隙大，减弱撞击力和打击深度，加工速度低。过大：间隙小，磨料和工作液更新困难，加工速度低。超声加工医学知识培训22第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素考虑加工面积，加工面积小时，单位面积最佳静压力可较大加工玻璃，圆形实心工具加工面积513 mm2范围内，最佳静压力约为400KPa。加工面积20 mm2以上，最佳静压力约为200300KPa之间。超声加工医学知识培训23第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素磨料种类和粒度磨料硬度愈高，加工速度愈快，要考虑成本。根据加工材料选择磨料 加工金刚石和宝石等超
8、硬材料：金刚石磨料 加工硬质合金、淬火钢等高硬脆材料：碳化硼（硬度较高）加工硬度不太高的脆硬材料：碳化硅 加工玻璃、石英、半导体等材料：刚玉之类氧化铝（Al2O3）磨料粒度愈粗，加工速度愈快，但精度和表面粗糙度变差。超声加工医学知识培训24第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素磨料悬浮液浓度浓度低，磨粒少，加工面积大和深度大时，加工区局部可能无磨料，加工速度低。随磨料浓度的增加，加工速度增加。浓度过高，磨料在加工区的循环运动和撞击运动受影响，加工速度降低。通常采用的浓度为磨料对水的质量比约0.51左右。超声加工医学知识培训25第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素被加工
9、材料被加工材料愈脆，承受冲击载荷的能力愈低，愈易被去除加工。韧性较好的材料，则不易加工。如玻璃的可加工性（生产率）为100%，则锗、硅半导体单晶为200%250%，石英为50%，硬质合金为2%3%，淬火钢为1%，不淬火钢小于1%。超声加工医学知识培训26第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素二、加工精度 机床、夹具精度影响外，磨料粒度、工具精度及其磨损情况、工具横向振动大小、加工深度、被加工材料性质等有关。一般加工孔的尺寸精度达0.020.05mm。磨料粒度 孔的加工范围 一般超声加工的孔径范围约为0.190，深度可达直径1020倍以上。超声加工医学知识培训27第三节 超声波加工速
10、度、精度、表面质量及其影响因素加工孔的尺寸精度 加工出孔的尺寸比工具尺寸大。最小直径Dmin约等于工具直径Dt加所用磨料磨粒平均直径ds的两倍。Dmin=Dt+2ds 采用240#280#磨粒时，一般可达0.05，采用W28W7磨粒时，可达0.02或更高。加工圆孔：形状误差主要有椭圆度和锥度。超声加工医学知识培训29第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素表2 磨料粒度及其基本磨粒尺寸范围 磨料粒度 120#150#180#240#280#W40 W28 W20 W14 W10 W7 基本磨粒尺寸范围/m 125100 10080 8063 6350 5040 4028 2820 2
11、014 1410 107 75 超声加工医学知识培训30第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素工具精度及磨损形状误差主要有圆度和锥度误差圆度误差与工具沿圆周磨损不均匀有关。锥度误差与工具磨损量有关。工具横向振动圆度误差与工具横向振动大小有关。加工深度被加工材料性质 超声加工医学知识培训31第三节 超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素三、表面质量及其影响因素磨粒大小被加工材料性质振幅成分无烧伤和变质层，Ra10.1m，取决于每粒磨粒每次撞击工件表面后留下的凹痕大小。磨粒尺寸小、工件材料硬度大，超声振幅小时，加工表面粗糙度得到改善，但生产率降低。超声加工医学知识培训32第四节 超
12、声波加工的应用一、型孔、型腔加工二、切割加工三、复合加工四、超声清洗 超声加工医学知识培训33第四节 超声波加工的应用一、型孔、型腔加工超声加工医学知识培训34第四节 超声波加工的应用二、切割加工 超声加工医学知识培训35第四节 超声波加工的应用超声加工医学知识培训36第四节 超声波加工的应用三、复合加工 超声电解复合加工 超声电火花复合加工 超声抛光及电解超声复合加工 超声振动切削 超声振动珩磨超声加工医学知识培训37第四节 超声波加工的应用超声电解复合加工超声电火花复合加工超声加工医学知识培训38第四节 超声波加工的应用超声抛光及电解超声复合加工超声加工医学知识培训39第四节 超声波加工的应用超声振动切削 超声加工医学知识培训40第四节 超声波加工的应用超声振动珩磨超声加工医学知识培训41第四节 超声波加工的应用四、超声清洗超声加工医学知识培训42第四节 超声波加工的应用超声加工医学知识培训43
