什么是超声波加工？

Answer 1

1　基本原理

频率超过16000Hz的声波就称为超声波，超声波加工是利用工具作超声频振动，通过磨粒撞击和抛磨工件，从而使工件成型的一种加工方法。如图2-58所示，加工时，工具以一定的压力作用在工件上，加工区送入磨粒液，高频振动的工具端面捶击工件表面上的磨粒，通过磨粒将加工区的材料粉碎。磨粒液的循环流动，带走被粉碎下来的材料微粒，并使磨粒不断更新。工具逐渐深入材料中，工具形状便复现在工件上。

图2-58　超声波加工原理示意图

2　工艺特点及应用

（1）主要适用于加工各种不导电的硬脆材料，如陶瓷、玻璃、石英、宝石、玛瑙、金刚石等。对于导电的硬质合金及淬火钢也能进行加工，但效率很低。

（2）由于加工过程中工具与工件之间相对运动较为简单，因此易于加工出各种复杂形状的内表面和成型表面等。采用中空形状工具，还可以实现各种形状的套料。

（3）加工过程中，工具对加工材料的宏观作用力小，切削热更小，不会产生变形和表面烧伤，所以特别适于加工某些不能承受较大机械应力的薄壁、窄缝、低刚度的零件。

（4）因为材料的碎除是靠磨料的直接作用，故工具材料的硬度可以低于加工材料的硬度，而磨料硬度一般应比加工材料高。通常可用中碳钢及各种成型管材和线材作工具。

目前，在各工业部门中，超声波加工主要用于硬脆材料的孔加工、套料、切割、雕刻以及研磨金刚石拉丝模等。图2-59为超声波加工应用举例。但是超声波加工的面积较小，而且工具头的磨损较大，因此，生产率低。一般超声波加工的孔径范围为0.1～90mm，深度可达100mm以上，加工孔的尺寸误差小于±（0.02～0.05）mm。

图2-59　超声波加工应用举例