超声波加工(USM)也被称为超声振动加工是一种加工过程，其中材料从零件的表面上去除，通过低振幅和高频振动的工具对材料表面在研磨颗粒的存在。
- 刀具的运动垂直于或正交于零件表面。工具移动幅度为0.05 mm至0.125 mm (0.002 in至0.005 in)。
- 浆料是通过在水中混合细磨粒而形成的。在加工过程中，这种浆液流过w/p和工具尖端。浆料中的磨料增益颗粒有助于去除w/p表面的材料。磨料的粒度一般在100 ~ 1000之间。较小的晶粒(即更高数量的晶粒)导致光滑的表面完成。
- 这种加工工艺通常用于加工脆性材料和高硬度材料。
目录
超声波加工的工作原理
高频电流(在超声波范围内，即18千赫至40千赫)用于产生低振幅和高频的机械振动。产生的机械振动用于在存在以浆料形式存在的磨粒颗粒的情况下加工零件表面。浆液流过工具和工件。当工具压在w/p上时，含有研磨颗粒的泥浆从材料表面脱落。
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主要部分
超声波加工机床由换能器和声压传感器(又称喇叭)两个主要部件组成，用电缆连接到电子控制单元。
下面介绍各部分的功能
1.传感器:
换能器主要由压电陶瓷制成的圆柱体组成。它把电能转化为机械振动。然后换能器以低振幅和高频率振动声波传感器。
2.Sonotrode:
它是由低碳钢制成的。一端与换能器连接，另一端装有工具。声波极板以低振幅和高频振动，并通过磨损从w/p中去除材料。
3.控制单元:
控制单元由产生高频交流电的电子振荡器组成。产生的频率通常在超声波范围内的18千赫到40千赫之间。
USM类型
1.旋转超声振动加工(RUM):
在RUM中，允许垂直旋转的工具围绕声呐电极的轴旋转。该工具的表面浸渍了金刚石，用于磨下零件的表面。磨料浆不用于这种类型的机器去除材料。
2.Chemical-Assisted超声电机:
在这种加工中，化学反应性磨料液用于加工过程。
超声波加工工艺的工作
- 换能器和声波传感器用电缆连接到控制单元上。
- 控制单元有一个电子振荡器，可以产生18千赫到40千赫之间的高超声波频率范围的交流电。
- 这种高频交流电被提供给换能器。换能器将交流电转换为机械振动，并将这种机械振动传递给连接在其上的声波传感器。
- 声波极板由换能器进行低频振动。当振动声波极板撞击w/p表面时，它会将材料从w/p表面移除。浆液在工具和工件之间流动，有助于从表面去除材料。
- 超声波加工所用的浆料中含有20% ~ 60%体积的水、氧化铝、碳化硼和碳化硅颗粒。
- 这就是超声波加工的工作原理。
优势
- 这种加工方法能够高精度地加工脆性和硬质材料。
- 它可以加工易碎材料，如玻璃和非导电金属，而不是通过非传统的方法，如电化学加工或电火花加工。
- 它能够生产高公差零件。
- 被加工的材料不会产生变形。这是因为，没有热量是由声呐管对w/p产生的。
- 材料的物理性质没有观察到变化。
- 由于在加工过程中没有毛刺，所生产的机加工零件需要较少的精加工工序。
缺点
- 由于微切屑或侵蚀机制，金属去除缓慢。
- 声波极板尖端磨损更快。
- 用这种方法加工深孔并不容易，因为磨粒浆无法在孔底流动(旋转超声加工除外)。
- 超声波振动加工只能用于加工硬度值至少为45 HRC (HRC:洛氏标度，用来测量材料的硬度)的材料。
应用程序
- 它通常用于加工脆性和硬质材料。玻璃，碳化物，陶瓷，宝石和硬化钢是USM加工的最常见材料。
- 它是一种非常精密的加工方法，用于制造微电化学系统部件，如微结构玻璃晶片。
