结合近年来超声加工技术的发展状况,综述了超声振动系统的研究进展和超声加工技术在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料的加工、超声振动切削、超声复合加工等方面的最新应用,并阐述了超声加工技术的发展趋势。
关键词:超声加工;超声振动系统;超声复合加工;微细超声加工;超声振动切削
超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料,或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工,或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。
几十年来,超声加工技术的发展迅速,在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究和应用,尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题,取得了良好的效果。
1 超声振动系统的研究进展及其应用
超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成,是超声设备的核心部分。在传统应用中,超声振动系统大都采用一维纵向振动方式,并按“全调谐”方式工作。但近年来,随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要,对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展。
日本研究成功一种半波长弯曲振动系统,其切削刀具安装在半波长换能振动系统细端,该振动系统换能器的压电陶瓷片采用半圆形,上下各两片,组成上下两个半圆形压电换能器(压电振子),其特点是小型化,结构简单,刚性增强。
日本还研制成一种新型“纵-弯”型振动系统,并已在手持式超声复合振动研磨机上成功应用。该系统压电换能器也采用半圆形压电陶瓷片产生“纵-弯”型复合振动。
日本金泽工业学院的研究人员研制了加工硬脆材料的超声低频振动组合钻孔系统。将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合,制造了一台组合振动钻孔设备,该设备能检测钻孔力的变化以及钻孔精度和孔的表面质