超聲加工及振動切削實用教案

1、3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動切削及振動切削3.3.1 超聲加工(ji gng)3.3.1.1 超聲加工(ji gng)的基本原理和加工(ji gng)裝置 （1）超聲加工(ji gng)的基本原理 超聲加工(ji gng)是利用超聲波作為動力，帶動工具作超聲振動，通過工具與工件之間加入的磨料懸浮液（工作液與磨料的混合液）沖擊工件表面而進行加工(ji gng)的一種成形方法。第1頁/共21頁第一頁，共22頁。 3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動切削及振動切削3.3.1 超聲加工3.3.1.1 超聲加工的基本原理和加工裝置(zhungzh) （1）超聲加工的基本原理

2、超聲加工的原理如圖3-17所示。1、15-工件 2、13-工具(gngj)頭3-冷卻水人口 4-換能器5-勵磁線圈 6-銀釬料接縫7-諧振支座 8-冷卻水出口 9、12-變幅桿 10-磨料射流11-磨料懸浮液14-磨料粒子16-工件材料碎粒第2頁/共21頁第二頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.1 超聲加工的基本原理和加工裝置 （2）超聲加工裝置 一般超聲加工裝置的基本組成都包括(boku)超聲發(fā)生器、超聲振動系統(tǒng)、機床本體和磨料工作液循環(huán)系統(tǒng)等。除了有能將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l振蕩、為加工提供能量的超聲發(fā)

3、生器以外，超聲振動系統(tǒng)也是加工裝置的關(guān)鍵部件。 超聲振動系統(tǒng)一般由換能器、變幅桿及工具組成（如圖3-17所示）。第3頁/共21頁第三頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點和應(yīng)用 （1）超聲加工的主要特點 1）適應(yīng)范圍廣。超聲加工不僅能加工硬質(zhì)合金、淬火(cu hu)鋼等脆硬材料，而且更適合于加工玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體鍺和硅片等不導(dǎo)電的非金屬脆硬材料。 2）因脆性和硬度不大的材料對超聲振動有緩沖作用，因此工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀，使機床運動簡化，機床結(jié)構(gòu)第4頁/共21頁第四頁，共22頁。3.3 超聲加工

4、超聲加工(ji gng)及振動及振動切削切削3.3.1 超聲加工(ji gng)3.3.1.2 超聲加工(ji gng)的特點和應(yīng)用簡單，操作維修方便。 3）超聲加工(ji gng)時，工件表面宏觀切削力較小，使得切削應(yīng)力、切削熱較小，不會引起變形和表面燒傷等質(zhì)量問題，因此其加工(ji gng)精度和表面質(zhì)量較高，如超聲加工(ji gng)孔的尺寸精度可達 ，甚至更高，表面粗糙度值一般可達R。 4）超聲加工(ji gng)生產(chǎn)效率一般較低。第5頁/共21頁第五頁，共22頁。 3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動及振動切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點和應(yīng)用 （

5、2）超聲加工的應(yīng)用 超聲加工雖然生產(chǎn)率比電火花和電解加工等低，但其加工精度和表面粗糙度都比它們好，而且材料的加工范圍廣，因此應(yīng)用也比較廣泛，常常作為(zuwi)電火花等加工后的拋光和光整加工。圖3-18為超聲加工的幾種應(yīng)用。圖3-19為一種電解加工與超聲磨削相結(jié)合的復(fù)合加工方法示意圖 ，其加工速率比單獨用超聲加工快8倍之多。近年來，超聲加工與其他加工方法相結(jié)合而進行的復(fù)合加工方法發(fā)展迅速，除超聲電解加工外，還有超聲電火花加工、超聲調(diào)制激光打孔、超聲振動切削加工（如圖3-20所示）等，它們使加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率得到了綜合提高。 第6頁/共21頁第六頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲

6、加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工(ji gng)3.3.1.2 超聲加工(ji gng)的特點和應(yīng)用 （2）超聲加工(ji gng)的應(yīng)用 圖3-18 超聲加工(ji gng)的應(yīng)用第7頁/共21頁第七頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工(ji gng)3.3.1.2 超聲加工(ji gng)的特點和應(yīng)用 （2）超聲加工(ji gng)的應(yīng)用 圖3-19 超聲電解復(fù)合加工(ji gng)1-電解液槽 2-振動(zhndng)頭第8頁/共21頁第八頁，共22頁。 3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動及振動

7、切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點(tdin)和應(yīng)用 （2）超聲加工的應(yīng)用 圖3-20 超聲振動切削1-車刀(ch do) 2-換能器3-變幅桿 4-工件 第9頁/共21頁第九頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點和應(yīng)用 （2）超聲加工的應(yīng)用 1）采用刀具的超聲振動孔加工 該加工方法的超聲波振動方向有兩種，即與進給方向一致的超聲縱振（圖a）和與切削方向一致的扭振（圖b）。超聲縱振孔加工又可分為刀具振動和工件(gngjin)振動兩類。雖然振動體不同，但它們刀具與工件(gngjin)的相

8、對振動都是軸向的，因此加工效果基本一致。超聲縱振孔加工的主要特點有： 生產(chǎn)率高，特別對于難加工材料，生產(chǎn)率比普通鉆削高23倍； 不需退刀排屑，易實現(xiàn)機械化； 加工精度和表面質(zhì)量的很大提高，表面粗糙度值可達，而且不出現(xiàn)毛刺； 可降低切削溫度。第10頁/共21頁第十頁，共22頁。 3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動及振動切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點和應(yīng)用 （2）超聲加工的應(yīng)用 超聲扭振孔加工一般(ybn)是將超聲振動于刀具上，振動方向與切削方向一致。這種孔加工機構(gòu)復(fù)雜，制造困難，但效果較好。超聲扭振孔加工的主要特點是： 易實現(xiàn)機械化，不需退刀排屑，適應(yīng)于加

9、工細長深孔； 切削力??； 表面質(zhì)量高。 第11頁/共21頁第十一頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點和應(yīng)用 （2）超聲加工的應(yīng)用 2）孔的超聲光整強化 這是一種新型(xnxng)的孔加工方法，主要是對孔進行精加工，目前正處于研究之中。 第12頁/共21頁第十二頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點和應(yīng)用 （2）超聲加工的應(yīng)用 超聲孔加工技術(shù)是一種先進的孔加工技術(shù)，但由于影響因素很多，在許多方面仍不完善，其應(yīng)用受到限制。

10、要全面推廣超聲孔加工技術(shù)，應(yīng)注意(zh y)下述問題： 完善帶磨料孔加工設(shè)備，擴大其應(yīng)用范圍，并使其系列化、標(biāo)準(zhǔn)化； 第13頁/共21頁第十三頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.1 超聲加工3.3.1.2 超聲加工的特點和應(yīng)用 （2）超聲加工的應(yīng)用 努力解決用刀具超聲振動孔加工時出現(xiàn)的崩刃及斷刀問題，尋求合適的刀具材料、振動頻率、振幅、進給量等工藝參數(shù)間的關(guān)系； 進一步探索超聲一機械(jxi)光整強化工藝參數(shù)，提高現(xiàn)場加工的穩(wěn)定性； 深入研究超聲一機械(jxi)光整強化孔加工機理。第14頁/共21頁第十四頁，共22頁。 3.3 超聲加工超聲加工(

11、ji gng)及振動及振動切削切削3.3.2 振動(zhndng)切削 振動切削是在普通切削加工的基礎(chǔ)上，人為地給刀具或工件施加一個有規(guī)律的振動，改變了刀具和工件之間的瞬時運動關(guān)系，使切削過程在動態(tài)下進行的一種復(fù)合加工方法。從頻率方面把振動切削分為(fn wi)高頻振動切削（超聲波振動）和低頻振動切削兩種。 第15頁/共21頁第十五頁，共22頁。 3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動及振動切削切削3.3.2 振動(zhndng)切削 （1）振動(zhndng)切削原理 振動(zhndng)切削加工是在刀具或工件上附加一定可控的振動(zhndng)，使加工過程變?yōu)殚g斷、瞬間、往復(fù)的微觀

12、斷續(xù)切削過程。振動(zhndng)切削方法首先由日本宇都宮大學(xué)的隈部淳一郎教授于60年代提出的。目前，在日本、中國、俄羅斯、德國、韓國、印度、美國、奧地利、英國等開展了廣泛的研究與生產(chǎn)應(yīng)用。 第16頁/共21頁第十六頁，共22頁。 3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動及振動切削切削3.3.2 振動切削 （1）振動切削原理 振動切削理論是在切削過程中加入了超聲振動。由工業(yè)金剛石顆粒制成的銑刀、鉆頭或砂輪，在加工過程中對零件表面進行20000次/秒的連續(xù)敲擊，即使是高硬材料(cilio)，在如此高頻的振動敲擊下，一個很小的切削力也可將其瓦解，如圖3-22所示。當(dāng)然，振動切削機床的進給力還

13、是很大的，因此在振幅的最高點，附在刀具上的金剛石顆粒以撞擊方式將零件表面材料(cilio)以微小顆粒形式分離出來。第17頁/共21頁第十七頁，共22頁。3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.2 振動切削 （1）振動切削原理 這種加工方式的效率要比傳統(tǒng)方式提高5倍，零件表面光潔度Ra，可加工的精密小孔，切削溫升低。故可保護刀具及延長壽命。 振動切削的應(yīng)用解決了我國飛機起落架、渦輪盤、薄壁件等國防關(guān)鍵制造(zhzo)難題，降低廢品率帶來上千萬元的經(jīng)濟效益。第18頁/共21頁第十八頁，共22頁。 3.3 超聲加工及振動超聲加工及振動(zhndng)切削切削3.3.2 振

14、動切削 （2）振動切削現(xiàn)象及效果 因振動切削機理與普通切削不同，使其具有如下現(xiàn)象及效果。 1）切削抗力顯著(xinzh)降低。 2）加工精度明顯提高。 3）切削溫度顯著(xinzh)降低。 4）切削過程比較順利。 5）加工表面質(zhì)量可以得到改善。第19頁/共21頁第十九頁，共22頁。3.3 超聲加工超聲加工(ji gng)及振動及振動切削切削3.3.2 振動切削 （3）振動切削及深孔加工技術(shù) 在切削過程中，人為的使刀具或工件產(chǎn)生有規(guī)律的振動，邊振動邊切削。只要振動參數(shù)與切削用量匹配適當(dāng)，不論加工何種材料均能可靠的斷屑，從而提高質(zhì)量和效率。把斷屑效果(xiogu)最好的振動切削技術(shù)和各種深孔加工方法結(jié)合起來，形成更加完善的“振動切削加工技術(shù)”。在加工過程中可根據(jù)加工需要改變振動頻率和振幅，達到更好的切削效果(xiogu)。 第20頁/共21頁第二十頁，共22頁。感謝您的觀看(gunkn)！第21頁/共21頁第二十一頁，共22頁。NoIm