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超聲波加工（USM）——主要零件、工作原理、應用優(yōu)缺點

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月07日 11:22

超聲波加工 (USM) 也稱為超聲波振動加工，是在磨粒存在的情況下，通過刀具對材料表面的低振幅和高頻振動，將材料從零件表面去除的加工過程。

工具的運動垂直或垂直于零件表面進行。刀具移動幅度為 0.05 毫米至 0.125 毫米（0.002 英寸至 0.005 英寸）。通過在水中混合細磨粒形成漿料。在加工過程中，使這種漿料流過工具的 w/p 和尖端。漿料中的磨料增益顆粒有助于去除形成 w/p 表面的材料。磨料的粒度通常在 100 到 1000 之間。較小的顆粒（即較多的顆粒）會產(chǎn)生光滑的表面光潔度。這種加工工藝通常用于加工脆性材料和高硬度材料。

超聲波加工的工作原理

高頻電流（在超聲波范圍內(nèi)，即 18 kHz 至 40 kHz）用于產(chǎn)生低振幅和高頻率的機械振動。產(chǎn)生的機械振動用于在存在漿料形式的磨粒顆粒的情況下加工零件的表面。漿料流過工具和工件。當工具壓在 w/p 上時，含有磨粒的漿液會從表面脫落。

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主要部分

超聲波加工機由換能器和焊頭（也稱為喇叭）兩個主要部分組成，通過電纜連接到電子控制單元。

各部分的作用如下所述

1。傳感器：

換能器主要由一個由壓電陶瓷制成的圓柱體組成。它將電能轉(zhuǎn)化為機械振動。然后換能器以低振幅和高頻率振動焊頭。

2。超聲焊極：

它由低碳鋼制成。它的一端與傳感器相連，另一端裝有工具。超聲焊極以低振幅和高頻率振動，并通過與 w/p 接觸處的磨損將材料從 w/p 中去除。

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控制單元由一個產(chǎn)生高頻交流電的電子振蕩器組成。產(chǎn)生的頻率在超聲波范圍內(nèi)通常在 18 kHz 到 40 kHz 之間。

USM 的類型

1。旋轉(zhuǎn)超聲波振動加工（RUM）：

在 RUM 中，允許垂直旋轉(zhuǎn)的工具圍繞超聲焊極的軸旋轉(zhuǎn)。工具的表面浸漬有用于磨削零件表面的金剛石。該機型不使用磨料漿進行材料去除。

2。化學輔助 USM：

在這種加工中，加工過程中使用了一種化學反應性磨料液。

超聲波加工工藝

換能器和超聲焊極通過電纜連接到控制單元。控制單元有一個電子振蕩器，可產(chǎn)生 18 kHz 至 40 kHz 之間的高超聲波頻率范圍的交流電。這種高頻交流電被提供給換能器。換能器將這種交流電轉(zhuǎn)換為機械振動，并將這種機械振動傳輸?shù)脚c其相連的超聲焊極。超聲波發(fā)生器由換能器以低振幅和高頻率振動。當這個振動的超聲焊極撞擊 w/p 的表面時，它會去除其中的材料。漿液流入工具和工件之間，有助于從表面去除材料。超聲波加工中使用的漿料含有按體積計 20% 至 60% 的水、氧化鋁、碳化硼和碳化硅顆粒。這就是超聲波加工的工作原理。

優(yōu)勢

這種加工方法能夠高精度地加工脆硬材料。它可以加工易碎材料，例如玻璃和非導電金屬，這些材料不能通過電化學加工或放電加工等非傳統(tǒng)方法加工。它能夠生產(chǎn)高公差零件。加工后的材料不會產(chǎn)生變形。這是因為，超聲波焊頭不會對 w/p 產(chǎn)生熱量。沒有觀察到材料的物理特性發(fā)生變化。由于加工過程中沒有毛刺，因此生產(chǎn)的機加工零件需要較少的精加工工序。