先进磨削技术论文.docx

东北大学
研究生考试试卷
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东北大学研究生
超声加工技术的研究
超声磨削加工技术
摘要
本文结合近年来超声加工技术的发展状况， 并着重对超声磨削加工技术的发展现状
加以阐述，并对超声磨削加工技术在难加工材料（陶瓷）的应用进行了详细的分析，在
文章最后指出了超声加工技术的发展前景。
关键词：超声；磨削；难加工；陶瓷；
The research on the Ultrasonic processing
technology
—— Ultrasonic grinding processing technology
Abstract
This paper combined ultrasonic machining technology in recent years, and focused on the ultrasonic grinding processing technology development under present then the explanation on the ultrasonic grinding technology in difficult-to-machine materials (ceramic) application are analyzed in detail. At the end, the paper pointed out that the ultrasonic machining technology development prospects.
Key words: ultrasonic ; grinding; difficult-to-machine materials; ceramic.
引言
随着科学技术的进步，金属间化合物、工程陶瓷、石英、光学玻璃等硬脆材料以及
各种增韧、增强的新型复合材料因其高硬度、耐磨损、耐高温、化学稳定性好、耐腐蚀
等优点在航空航天、国防科技、生物工程、计算机工程等尖端领域中的应用日益广泛；
但由于这些材料的脆硬特性，传统加工方法已不能满足对这些材料零件的精密加工要
求，因此有关其精密超精密磨削加工技术便成为世界各国研究的热点。超声振动精密磨
削技术便是顺应这一需要而发展起来的技术之一。超声加工不仅能加工脆硬金属材料，
而且更适合于加工玻璃、陶瓷、半导体等不导电的非金属脆硬材料 [1] ，尤其是在难加工
材料的领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。
超声加工技术的经历了从传统超声波加工到旋转超声波加工的发展阶段， 旋转式超
声加工是在传统超声加工的工具上叠加了一个旋转运动。 这种加工用水带走被去除的材
料并冷却工具，不需要传统超声加工中的磨料悬浮液，因此，这种方法被广泛的运用于
超声振动磨削加工中。
.超声振动磨削加工技术的基本理论
“超声波”用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波，通常是指频率高于 16kHz以上的所有频率。超声波的上限频率范围主要是取决于发生器，实际用的最高频 率的界限，是在5000MHz的范围之内。在不同介质中波长范围非常广阔，例如在周介 质中传播频率为25kHz的波长约为200mm；。
超声波发生器将工频交流电能转变为一定功率输出的超声频电振荡， 换能器将超声
频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在变幅杆端部的工具 振产生超声波振动，迫使磨料悬浮液高速的不断撞击、抛磨被加工表面使工件成型。因 此超声加工是利用超声振动的工具，带动工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件 的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，以及利用 超声波振动使工件相互结合的加工方法（见图 1）。
超声振动磨削技术的基本原理为：由超声波发生器产生的高频电振荡信号（一般为 16〜25KHz）经超声换能器转换成超声频机械振动，超声振动振幅由变幅杆放大后驱动 工具砂轮产生相应频率的振动，使***与工件之间形成周期性的切削。即工具砂轮在旋 转磨削的同时做高频振动。
图1超声加工原理图
超声振动磨削技术是由超声波发生器产生的高频电振荡信号（一般为 16〜25KHz）
经超声换能器转换成超声频机械振动， 超声振动振幅由变幅杆放大后驱动工具砂