超(chao)声(sheng)波加工技术(shu)

关于(yu)超声波加(jia)工(gong)(gong)技术，我(wo)相信我(wo)们(men)圈内最早(zao)做这方面产(chan)品的就是做翡翠玉石加(jia)工(gong)(gong)的人，因(yin)为这个比数控机床(chuang)加(jia)工(gong)(gong)要来的早(zao)得多得多。今天我(wo)们(men)给大(da)家普及一下超声波加(jia)工(gong)(gong)的原理。

超声(sheng)波(bo)加(jia)(jia)工(gong)利(li)用(yong)是(shi)超声(sheng)振(zhen)动(dong)的(de)工(gong)具，带(dai)动(dong)工(gong)件(jian)和(he)工(gong)具间的(de)磨(mo)料悬浮液，冲(chong)击(ji)和(he)抛磨(mo)工(gong)件(jian)的(de)被加(jia)(jia)工(gong)部(bu)位，使(shi)其局部(bu)材(cai)料被蚀除而成粉(fen)末，以进行(xing)穿孔、切割和(he)研磨(mo)等，以及利(li)用(yong)超声(sheng)波(bo)振(zhen)动(dong)使(shi)工(gong)件(jian)相(xiang)互(hu)结合的(de)加(jia)(jia)工(gong)方法。超声(sheng)加(jia)(jia)工(gong)技术(shu)是(shi)特(te)种加(jia)(jia)工(gong)技术(shu)之一，往往能应用(yong)于(yu)传统加(jia)(jia)工(gong)难(nan)以完(wan)成的(de)难(nan)加(jia)(jia)工(gong)材(cai)料上。

超(chao)声(sheng)去除加工(gong)、超(chao)声(sheng)表面(mian)光整加工(gong)、超(chao)声(sheng)焊(han)接加工(gong)、超(chao)声(sheng)处理等超(chao)声(sheng)加工(gong)技术。‍

超声波及其特点

1声(sheng)波类型

振动(dong)在弹性介质内(nei)的传播(bo)称(cheng)为波(bo)动(dong),简(jian)称(cheng)波(bo)。波(bo)动(dong)的物理实质是能量的传递(di)过程。

可闻声(sheng)波：频率在16~160000 Hz之(zhi)间(jian)的声(sheng)波。

次(ci)声(sheng)波(bo)：频(pin)率低于(yu)16 Hz的声(sheng)波(bo)。

超声(sheng)波(bo)：频率高于16000 Hz的声(sheng)波(bo)。

特超声波：频率高于1010 Hz的声波。

2超声波的基本特性

（1）超声波(bo)与(yu)声波(bo)一(yi)样，在气体(ti)(ti)、液体(ti)(ti)和(he)固体(ti)(ti)等不同弹性介质中传播时(shi)，其(qi)传播速度不同。

（2）超声(sheng)(sheng)波(bo)(bo)能(neng)传递很强(qiang)的能(neng)量(liang)(liang)，它(ta)对其(qi)传播方向(xiang)上的障碍物(wu)施(shi)加压(ya)力(li)（声(sheng)(sheng)压(ya)）。超声(sheng)(sheng)波(bo)(bo)是一种纵波(bo)(bo)，其(qi)振动能(neng)量(liang)(liang)的强(qiang)弱可(ke)用能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度来衡(heng)量(liang)(liang),其(qi)能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度可(ke)达100W/cm2以上。

（3）超声波在(zai)液体(ti)介质中传播时，可在(zai)界面上产(chan)生强(qiang)烈的冲(chong)击和(he)空化作用，强(qiang)化加工(gong)过程的进行。

（4）超(chao)声波会产生(sheng)反射、干涉和共振现象，出现波的叠加(jia)作用，从而获得(de)更(geng)大的加(jia)工能量。

3超(chao)声波加工的原理(li)与(yu)特点

1、超声波(bo)加工的基(ji)本原理

超声波(bo)(bo)加工是利用超声波(bo)(bo)作(zuo)动力，推动磨料以极高(gao)的速(su)度(du)冲击(ji)工件(jian)表(biao)面(mian)，工件(jian)材料在(zai)磨料打击(ji)下被破坏、脱落。

A.超声(sheng)发(fa)生器(qi)将交流电(dian)转(zhuan)变为超声(sheng)电(dian)振(zhen)荡；

B.换能器(qi)将电振荡转变为机械振动；

C.变(bian)幅杆将振(zhen)幅放大至0.05～0.1mm，驱(qu)动(dong)工具作(zuo)超声振(zhen)动(dong)。

D.工(gong)具推(tui)动磨(mo)料高(gao)速撞击、抛磨(mo)工(gong)件，击碎(sui)工(gong)件表面(mian)材料，并使之去(qu)除；

E.工(gong)作液产生的(de)液压冲击波和空化作用加快了表(biao)面材料(liao)的(de)裂(lie)纹(wen)扩展和破坏。

F.超声波加工是(shi)机(ji)械撞(zhuang)击(ji)(ji)、抛磨(mo)、空(kong)化作(zuo)用的综(zong)合结果。其中撞(zhuang)击(ji)(ji)起主要(yao)作(zuo)用。

2. 超(chao)声波(bo)加(jia)工的特点

（1）适合加(jia)工各种硬脆材(cai)料，特别是不导电(dian)的非金(jin)属材(cai)料，例如玻璃(li)、陶瓷、石英、宝石、金(jin)刚(gang)石等。

（2）工具(ju)可(ke)用较(jiao)(jiao)软的(de)材料做(zuo)较(jiao)(jiao)复杂的(de)形状。

（3）工具与工件相对运动简单(dan)，使机床结构简单(dan)。

（4）切(qie)削(xue)力(li)小、切(qie)削(xue)热少，不会引起变形及烧伤，加工精度(du)与表面质量(liang)也(ye)较好。

四(si)．超声波(bo)加工设(she)备

超声(sheng)波(bo)加工(gong)设(she)备又称超声(sheng)波(bo)加工(gong)装置，尽管不同功率大小、不同公司(si)生产(chan)的超声(sheng)波(bo)加工(gong)设(she)备在结(jie)构(gou)形(xing)式上(shang)各不相(xiang)同，但其组成部(bu)分基本相(xiang)同。

超声(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)加工装置(zhi)一般都(dou)由超声(sheng)(sheng)(sheng)发生器、超声(sheng)(sheng)(sheng)振动系(xi)统（声(sheng)(sheng)(sheng)学部件）、机床本(ben)体和磨料工作液循环系(xi)统等部分(fen)组成。

超(chao)声波加(jia)工装置

1、超声发生器

作用(yong)：将工频交流电(dian)转(zhuan)变为具(ju)有一定功率输出(chu)的超声频电(dian)振荡(dang)。

2. 声学部(bu)件 （换(huan)能器、变幅杆和(he)工具。）

作用：将超(chao)声波发(fa)生器输出的高频率电能(neng)(neng)转变为机(ji)械振动(dong)能(neng)(neng)，并通过变幅(fu)杆(gan)使工(gong)具(ju)端面作高频率、小(xiao)振幅(fu)振动(dong)以进行(xing)超(chao)声加工(gong)。

超声波技术加工应(ying)用

A.超声波(bo)加工的生产(chan)率虽(sui)然比(bi)电(dian)火花(hua)加工和电(dian)解加工低，但其加工精度和表面质(zhi)量都优于它们。

B.更重要的(de)是可以(yi)加工它们难以(yi)加工的(de)半导体和非金属的(de)硬脆材料，如玻璃、陶(tao)瓷(ci)、石英、硅(gui)、玛瑙、宝(bao)石、金刚(gang)石等。

C.对于电火花加(jia)工(gong)后的一些(xie)淬火钢、硬质合(he)金冲模、拉(la)丝模、塑料模等，最后还经常用超声波抛(pao)磨、光整加(jia)工(gong)，使表(biao)面粗(cu)糙(cao)度(du)进一步降低。

型（腔(qiang)）孔加工(gong)

超声波(bo)目前主(zhu)要应用在脆硬(ying)材料(liao)的圆孔、型孔、型腔、套料(liao)、微细孔等的加(jia)工。

切(qie)割加工

对于难以用(yong)普(pu)通加(jia)工方法(fa)切(qie)割的脆硬材料如陶瓷、石(shi)英、硅、宝石(shi)等(deng)用(yong)超声波(bo)加(jia)工具有切(qie)片薄、切(qie)口(kou)窄(zhai)、精(jing)度高、生产率高、经济性好(hao)等(deng)优点。

超声波清洗

原理：基于清洗液在超声波作(zuo)用下产生(sheng)空(kong)化效(xiao)应的结果。空(kong)化效(xiao)应产生(sheng)的强烈冲击液直接作(zuo)用到被清洗的部位，使污物遭(zao)到破坏，并从被清洗表(biao)面(mian)脱落下来(lai)。

应用：主(zhu)要用于几(ji)何(he)形状复杂、清洗质量要求(qiu)高而用其它方法(fa)清洗效果差的(de)中小精(jing)密零件，特(te)别是工件上的(de)深小孔(kong)(kong)、微(wei)孔(kong)(kong)、弯孔(kong)(kong)、盲孔(kong)(kong)、沟槽、窄缝等(deng)部(bu)位的(de)精(jing)清洗，生(sheng)产率和净化率都很高。

目(mu)前在半导体和集成(cheng)电路元件、仪器(qi)仪表零件、电真空(kong)器(qi)件、光(guang)学零件、医疗器(qi)械等(deng)的清洗中应用。

超声波焊(han)

原理：利用超(chao)声振动作用去(qu)除工件(jian)表面的氧(yang)化(hua)膜，使工件(jian)露出本体表面，使两个被焊工件(jian)表面在高速振动撞击下摩擦发热并亲和粘在一(yi)起。

应用：用于焊接(jie)尼龙(long)、塑料(liao)及表(biao)面易生(sheng)成氧化膜的(de)铝制品(pin)，还可(ke)以(yi)在陶瓷等非金属表(biao)面挂(gua)锡(xi)、挂(gua)银，从(cong)而改善这(zhei)些材料(liao)的(de)可(ke)焊性；焊接(jie)一(yi)般很难焊接(jie)的(de)稀有金属，如钛、钼等。

复合(he)加(jia)工(gong)

采用(yong)超(chao)(chao)声波(bo)加(jia)工(gong)(gong)硬质合(he)金、耐热合(he)金等(deng)硬质金属材(cai)料时加(jia)工(gong)(gong)速(su)度低，工(gong)(gong)具损(sun)耗(hao)大(da)，为(wei)了(le)提(ti)高加(jia)工(gong)(gong)速(su)度和降低工(gong)(gong)具损(sun)耗(hao)，采用(yong)超(chao)(chao)声波(bo)、电解加(jia)工(gong)(gong)或电火花加(jia)工(gong)(gong)相(xiang)结合(he)来加(jia)工(gong)(gong)喷(pen)油嘴(zui)、喷(pen)丝板上的孔或窄缝，这样可(ke)大(da)大(da)提(ti)高生产率(lv)和质量。

无损检测

利用超(chao)声波定(ding)向发射(she)、反射(she)、穿透(tou)大多数材(cai)(cai)料特性，在测(ce)距、控(kong)制、监测(ce)及(ji)材(cai)(cai)料测(ce)量(liang)方面(mian)进行无损检测(ce)。

超声波在生活中的应用

超声波(bo)除尘、超声波(bo)促进植物生长、超声波(bo)侦(zhen)察海底、超声波(bo)诊(zhen)断疾病等。

总之，超(chao)声波加工技术的(de)前景是可观的(de)，无量的(de)。

超声波玉雕加工