超声加工技术研究现状及展望

结合近年来国内外超声加工技术的发展状况,综述了超声加工装置的研究进展和超声加工技术在微细超声加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料加工、超声振动切削、超声复合加工、旋转超声加工等方面的最新应用成果,并综合与归纳了超声加工技术的发展趋势及研究方向.     

Al_2O_3基陶瓷拉丝模材料的摩擦磨损性能

采用热压法制备出三种Al2O3基复合陶瓷材料,用于陶瓷拉丝模的制作。计算出拉丝模在拉拔加工中的应力分布,指出拉丝模应力最大和磨损最严重的区域。陶瓷拉丝模的摩擦磨损特性是影响拉丝模工作寿命的主要原因,因此在MRH-3高速环块磨损试验机上对Al2O3基复合陶瓷材料摩擦磨损行为及其磨损机理作了试验研究。测试出Al2O3基复合陶瓷材料在不同转速和载荷下,摩擦因数和磨损率的变化规律。通过扫描电镜观测其磨损区微观形貌,分析其滑动摩擦的微观机理为机械磨损耕犁、粘着和脆性微脱落。结果表明,这三种Al2O3基复合陶瓷拉丝模材料具有较高抗弯强度和断裂韧度。Al2O3基复合陶瓷材料的磨损机理主要是脆性脱落和耕犁,具有良好的耐磨性,是制备拉丝模的优良材料。     

超声研磨硬脆材料的去除模型研究

从理论上分析了脆性材料在超声研磨过程中影响表面质量的各种主要因素，对影响加工表面粗糙度的主要因素进行了试验。研究结果表明，超声工具头与被加工工件的间隙对表面质量影响很大。试验表明，当超声工具头与被加工工件的间隙在一定的范围内，能在超声研磨条件下加工出高质量的超光滑表面。     

超声电火花复合加工速度工艺试验研究

电火花加工的最大缺点是加工速度低，为了解决这个问题，人们进行了各种试验研究。其中超声电火花复合在加工小孔中可一定程度地提高加工速度，但就其作用机理和适用范围仍存在许多争论。本次试验在D703F高速电火花小孔加工机床上附加陶瓷换能器和变幅杆，通过夹紧装置将变幅杆与工具电极相连，实现电极超声振动的电火花小孔加工。在不同的电参数（电流强度和脉冲宽度）和电极参数（电极直径）下，进行了2种加工方法下的加工速度对比试验。找到了在加工小孔时，是否采用超声电火花复合加工工艺的分界点，对其增加加工速度的现象提出了新的解释。     

超声振动拉丝实验研究

为了研究超声振动对金属丝拉拔加工过程的影响，研制了一套拉丝实验系统。系统由超声波驱动器、换能器、变幅杆、拉丝模、拉伸机等组成，通过对黄铜丝的拉拔实验，考察了超声振动对拉拔力和丝的表面质量的影响。当超声振幅达到一定值以后，超声振动使拉拔力减小显著。但随着拉丝速度增大，超声振动引起的拉拔力减小变缓。超声振动还可以减小金属丝的不均匀变形，有利于表面质量的提高。同普通拉丝相比，超声振动拉丝明显地降低了拉拔力，改善了表面盾量。     

旋转超声电解复合加工小孔的仿真加工

为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结果表明由于三维仿真加工中采用了管电极,并考虑了电解加工中阴极超声高频振动对电解液电导率的影响,故其仿真结果更加接近试验值,间接证明了旋转超声电解复合加工小孔三维仿真加工的可靠性,展示了不同时刻的三维加工型腔,为旋转超声电解复合加工的成型过程和成型规律的研究提供了参考。     

多边体超声切边技术

本文讨论了硬脆材料超声加工的机理,设计了多边体超声切边机和工具方位调整系统,研究了多边体超声切边声学系统,进行了多边体超声加工试验。结果表明,超声加工可以有效地对硬脆材料进行多边体加工。     

多功能数控超声加工机床设计

介绍了回转超声加工的原理,对多功能数控超声加工机床各组成部分的设计进行了详细的阐述,研制出的机床可以进行磨料冲击加工、超声磨削钻孔、超声铣削和超声雕刻四种超声加工试验,并在多功能机床上做了磨料冲击加工试验,以及超声磨削钻孔与非超声磨削钻孔加工的对比试验.     

硬脆材料超声振动钻磨表面特征试验研究

将超声振动引入普通钻磨中,对不同加工参数时普通钻磨和超声钻磨两种模式下的表面粗糙度进行了试验分析,并对超声与普通钻磨过程中的被加工表面微观形貌进行了试验研究.结果表明,超声振动钻磨加工是适合硬脆材料等的一种高效加工方法.     

氧化锆陶瓷材料的旋转超声加工

研究了用旋转超声加工的方法对氧化锆陶瓷材料进行磨削,探讨了旋转超声磨削的机理,并采用正交组合试验方法,进行了旋转超声磨削加工试验。通过试验探讨了工艺参数对表面粗糙度的影响,从而确定了一组最佳的磨削工艺参数。     

表面微坑超声加工装置中超声电源的研制

介绍了表面微坑超声加工的基本原理，分析了相位控制频率跟踪的原理及实现方法，给出了表面微坑超声加工装置超声电源的总体结构。并采用HC单片机、74HCA046锁相环、UC3875移相控制器等器件设计并实现了具有频率自动跟踪、输出功率可调节的超声电源。表面微坑超声加工试验表明，该超声电源可实现频率自动跟踪，且工作稳定，满足表面微坑超声加工的要求。     

工件附加超声混粉电火花复合加工试验研究

为了探究在混粉电火花加工中,将超声施加于工件对加工效果的影响,在成型电火花机床的基础上自行设计了一套工件附加超声的混粉电火花加工装置。并对TC4钛合金分别使用普通混粉电火花和超声混粉电火花进行加工,利用正交试验法通过极差分析确定两种加工方式的最优参数,通过对比试验,综合分析两种加工方式的试验结果。研究表明,在混粉电火花加工TC4钛合金过程中,将超声附加在工件上,加工时间减少了10%,表面粗糙度减少了15%,研究结果为实现TC4钛合金高效高质量的加工提供了参考。     

数控旋转超声加工的工艺试验

以玻璃为被加工工件的材料，对数控旋转超声加工的工艺进行了初步试验研究，分析了材料去除的机理，通过工艺试验探讨了磨料粒度、工具旋转转速、工作台进给速度、分层厚度等工艺参数对材料去除率的影响。     

超声振动辅助电火花微小孔加工中超声参数对加工效率的影响

利用研制的超声振动辅助电火花微小孔加工系统进行加工试验,研究了超声波激励电压的频率、幅值、脉宽与脉间对复合加工微孔的影响。为了考察加工效果,与传统电火花微孔加工试验进行了对比。试验结果表明,超声能显著改善极间工作液的循环,占空比为1/2时加工效率最高,超声激励电压、激励频率与加工时间成浴盆曲线关系,合理选择超声波参数可以有效提高加工效率。     

基于数控机床的功率超声振动复合加工的研究及应用

针对难加工材料的复杂型面加工难以实现的问题,提出了基于数控机床的功率超声振动复合加工方法。通过试验研究证明,将功率超声用于数控机床能充分发挥功率超声加工和数控加工的优势,可以实现对难加工材料的复杂型面加工的精度要求。     

深孔超声圆周振动钻削

针对深孔加工难度大的特点，采用超声圆周振动加工技术，在普通车床上附加一套振动装置，试验加工了几种不同材料，不同孔径的深孔，取得了较理想的效果，为进一步研究和推广深孔超声圆周振动加工技术提供了可靠的依据。     

超声振动滚齿加工试验

超声振动滚齿加工试验超声振动滚齿加工试验见图１。试验用ＹＭ３１５０精密滚齿机床。加工过程与通常滚齿加工相似，工作台带动工件和超声波振动系统作主旋转运动，滚刀作主运动和进给运动，实现滚齿加工。所不同的是使工件产生轴向超声振动，这是由超声波振动系统完成的...     

奥氏体不锈钢的超声振动切削研究

通过正交试验研究了超声振动切削不锈钢材料（1Cr18Ni19Ti）时切削用量和刀具材料对刀具寿命的影响，并与普通切削进行了对比试验，阐明了不锈钢加工采用超声振动切削的优越性，给出了合理的切削用量和合适的刀具材料。     

超声振动车削光整技术的试验研究

利用超声振动进行车削光整加工试验,对影响光整表面粗糙度的因素进行了大量的试验研究,通过对比试验和正交试验确定了合理的切削参数.分析了影响加工表面质量的一些因素,为推广使用超声振动车削光整工艺做出了试验上的分析和论证,分析了超声车削光整工艺的优越性和规律性。     

工件超声振动电火花线切割复合加工试验研究

借助ANSYS软件对变幅杆、夹具和工件进行整体的动力学研究,设计了一套超声振动电火花线切割复合加工装置。在相同加工参数下,分别采用工件超声振动电火花线切割复合加工和传统的电火花线切割加工对45钢进行切割试验。试验结果表明:与传统的电火花线切割加工相比,超声振动电火花线切割复合加工的效率提高了约15%,表面粗糙度减小了约10%。