超声波技术及其应用
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三、光学玻璃的超声波精密加工
2.传统加工工艺存在的问题
1)钻孔的精美问题 在光学件制造中,多采用的是钻
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二、超声波加工的基本原理和特点
1.超声波加工原理
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二、超声波加工的基本原Βιβλιοθήκη 和特点2.超声波加工的特点
由上述超声波加工的原理和过程可以看出,超声波加工方 法具有以下特点: ①、适于加工各种硬脆材料,尤其是玻璃、陶瓷、人造宝石、 石英、锗、硅、石墨等不导电的非金属材料;也可加工淬火钢、 硬质合金、不锈钢、软合金等硬质或耐热导电的金属材料,但 加工效率较低。被加工材料的脆性越大越容易加工,材料越硬 或强度、韧性越大则越难加工。
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二、超声波加工的基本原理和特点
1.超声波加工原理
加工时,由超声波发生器产生16~20kHz的高频电振动信号, 经换能器转换为机械振动,此机械振动的振幅较小,约为 0.005~0.01mm,不能直接用于超声加工。需通过变幅杆(又称 为聚能器)将其放大到约0.01一0.1mm,再传给工具。工具一般 通过焊接连接在变幅杆的下端,在工具顶端和工件之间充满着 液体(水或煤油)与磨料(碳化硅或碳化硼)混合的磨料悬浮液。 工具以一定的压力作用在工件上,工作液中悬浮的磨料颗粒在 工具的超声振动下,以很高的速度不断冲击抛磨被加工工件表 面。磨料打击工件表面的加速度可达重力加速度的104倍,因 而在被加工的表面上造成很大的局部单位面积压力,使工件局 部材料发生变形;当达到其强度极限时,材料将发生破坏,被粉 碎成特别细的微粒,并被循环的磨料悬浮液带走。
超声波加工原理及其在光学玻璃加工方面的应用
学院：机电工程学院 学号：15S008154 姓名：杨永喜
2020/4/9
超声波技术及其应用
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主要汇报内容
超声波技术及其应用
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一、超声波加工发展历史
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一、超声波加工发展历史
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一、超声波加工发展历史
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一、超声波加工发展历史
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一、超声波加工发展历史
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一、超声波加工发展历史
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一、超声波加工发展历史
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二、超声波加工的基本原理和特点
声波加工方法是近40年来 逐步发展的一种新型加工方法,
它不仅能加工硬质合金、淬火 钢等硬脆金属材料,而且更适合
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二、超声波加工的基本原理和特点
1.超声波加工原理
与此同时,悬浮工作液受工具端部的超声振动作用而产生 液压冲击和空化作用。所谓空化作用是指当工具端面以很大 的加速度离开工件表面时,加工间隙内形成负压和局部真空,在 工作液体内形成很多微空腔,促使工作液钻入被加工工件表面 材料的微裂纹处。当工具端面以很大的加速度接近工件表面 时,空腔闭合,引起极强的液压冲击波,加速了磨料对工件表面 的破碎作用。随着磨料悬浮液不断地循环,磨粒的不断更新,加 工下来的碎屑不断被排除。综上所述,在游离磨料的冲击、抛 磨和磨料悬浮液的空化腐蚀的综合作用下,最终在工件上加工 出与工具几何形状相对应的型腔。
于半导体和不导电的非金属硬 脆材料(如半导体硅片、锗片以 及陶瓷、玻璃等)的精密加工和
成形加工。在难加工材料和精 密加工中,超声波加工方法具有 普通加工无法比拟的工艺效果, 具有广泛的应用范围。
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二、超声波加工的基本原理和特点
1.超声波加工原理
超声波加工是利用工具 端面做超声频振动,通过磨 料悬浮液加工脆性材料的一 种成形加工方法，加工原理 如图所示。加工中自由磨粒 对工件的冲击对材料去除起 主要作用,通过高频振动工 具的顶端把能量传递到磨料 悬浮液,使磨粒不断冲击工 件,去除小的碎片。
较复杂的相对运动,因此,超声波加工可加工出各种复杂的型腔 和型面。这也决定了超声波加工机床结构比较简单,操作维修 也比较方便。
③、工件在加工过程中受力小,加工精度高。由于加工过程中 去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用,工件表面的 宏观切削力很小,切削应力、切削热小,不会产生变形及烧伤, 表 面 粗 糙 度 也 较 低 ,Ra 可 达 0.63 一 0.08µm, 尺 寸 精 度 可 达 0.01~0.02mm;也适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。 ④、与电解加工、电火花加工等加工方法相比,超声波加工的 效率低,随着加工深度的增加材料去除率下降;而且加工过程中 工具的磨损较大。可与其他传统或特种加工结合应用,如超声 振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。
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二、超声波加工的基本原理和特点
3.旋转超声波加工及其特点
旋转超声波加工(RUM)是在传统超声波加工的基础上发展 起来的, 它与传统超声波加工不同之处在于:工具在作超声振 动的同时附加了旋转运动;工具由金属粉末和人造金刚石或方 氮化硼磨料按一定比例烧结而成;将冷却水而不是磨料悬浮液 输入到工具和工件表面之间。这种加工方法把金刚石工具的 优良切削性能和工具的超声频振动结合在一起, 与传统超声波 加工相比, 具有以下优点:(1)加工速度快;(2)加工精度高;(3)工 具磨损小;(4)对加工材料的适应性广。
②、可以加工复杂型腔及型面。由于工件材料的去除主要靠 磨料的作用,磨料的硬度应比被加工材料的硬度高,而工具的硬 度可以低于工件材料,工具材料一般选用韧性材料(如45钢、 65Mn、40Cr)、做成较复杂的形状,且不需要工具与工件作比
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二、超声波加工的基本原理和特点
2.超声波加工的特点
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三、光学玻璃的超声波精密加工
1.光学玻璃及其特点
随着现代科学技术的发展, 光 学玻璃以其具有的耐高温、膨胀 系数低、机械强度高、化学性能 好等特点, 被广泛应用于航空航 天、信息、微电子及测绘等诸多 现代高技术行业。但由于光学玻 璃硬度高、强度大、质地脆, 使 得传统的切削加工方法难以胜任 制造任务, 所以对这些材料的精 密和超精密加工已成为先进制造 技术领域的一个重要研究方向。