超声加工技术课件.ppt
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1、超声加工11.超声加工(Ultrasonic Machining,USM)n n 超声加工的基本原理和特点n n 超声加工设备及其组成部分n n 超声加工速度、精度、表面质量及其影响因素 n n 超声波的应用技术n n 超声加工新技术11.1 超声加工的基本原理和特点n n11.1.1 11.1.1 超声波及其特性超声波及其特性n n11.1.2 11.1.2 超声加工的基本原理超声加工的基本原理n n11.1.3 11.1.3 超声加工的特点超声加工的特点11.1.1 超声波及其特性v v 超声波的频率范围10-4Hz16Hz 16kHz105kHz次声波超声波 可听声波v超声波的特性(1)
2、超声波为纵波,可在各种介质中传播超声波为纵波,可在各种介质中传播u u传递速度t tcc=f f,-波长,波长,ff-频率频率不同介质中传播速度不同不同介质中传播速度不同cc空气 空气=331m/s=331m/s,cc水 水=1430m/s=1430m/scc铁 铁=5850m/s=5850m/s0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 传递速度(m/s)v超声波的特性(2)可传递很强的能量 传播的能量密度 垂直于波的传播方向单位面积上的能量 J=c(A)2/2=2=2f f(rad/s)(rad/s)A A 振 振幅 幅(mm mm)介质的密度 介质的密度 固体、液体的
3、 固体、液体的 和 和c c大 大 J J大 大v 超声波的特性(3)在液体介质中传播时,在界面上产生在液体介质中传播时,在界面上产生 液压冲击 空化现象形成真空,产生气泡空泡闭合,形成压力高频上下运动:f 16kHzv 超声波的特性(4)通过不同介质时,波速突变u u折射折射u u反射反射t t介质的波阻抗介质的波阻抗c c 之差越大,反射率越大之差越大,反射率越大t t连接面间加入凡士林或机油连接面间加入凡士林或机油固体(液体)空气反射率100%v 超声波的特性(5)在一定条件下,产生干涉和共振现象 距入射端距离为x的b点处:入射波反射波合成波共振的条件:杆长为半波长的整数倍,L=k/2波
4、节M点处:不振动ABM11.1.2 超声加工的基本原理nn加工原理u u冲击冲击(为主为主)u u抛磨抛磨t t磨料冲击工件表面磨料冲击工件表面u u空化作用空化作用t t工作液进入裂缝工作液进入裂缝t t加快磨料更新速度加快磨料更新速度t t有助于排屑有助于排屑11.1.3 超声加工的特点vv适合加工各种硬脆材料适合加工各种硬脆材料vv加工质量高,尺寸精度加工质量高,尺寸精度0.010.02mm0.010.02mm,Ra0.630.08mRa0.630.08m,无残余应力,无残余应力vv宏观切削力小,切削热小,适合加工薄壁、窄宏观切削力小,切削热小,适合加工薄壁、窄缝、低刚度件缝、低刚度件v
5、v可加工复杂型面及型腔可加工复杂型面及型腔vv加工效率低加工效率低vv工具有损耗工具有损耗11.2 超声加工设备及其组成部分n n超声波发生器超声波发生器n n超声振动系统超声振动系统u u超声换能器超声换能器u u变幅杆变幅杆u u工具工具n n机床本体机床本体n n辅助系统辅助系统u u磨料悬浮液循环系统磨料悬浮液循环系统u u换能器冷却系统换能器冷却系统1-工作台2-上具3-变幅杆4-换能器5-导轨6-支架7-平衡重锤 123546711.2.1 超声波发生器功率放大器 信号放大器 震荡器电 源作用:产生超声频率的电流11.2.2 超声振动系统v 超声换能器u u作用t t高频电振荡高频
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