超声加工技术的研究进展及其发展趋势

超声加工技术是在传统制造加工技术中,对工件或者工具施加沿一定方向的可控的超声频振动而形成的一种新型加工技术,其具有提高加工工件表面质量、减小加工工具磨损、降低加工区域温度及减少切削力等诸多优点。介绍了超声加工技术在超声振动系统、加工工艺参数、超声复合加工和深小孔加工等方面的研究进展,概括了各项研究的加工特点。综合近年来对超声加工技术的研究进展,分析了对超声加工技术研究中存在的待解决问题,并阐述了未来超声加工技术的发展趋势。     

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.     

超声波加工技术的应用研究

本文介绍了超声波加工设备的核心部分——超声振动系统的基本原理,对超声波加工技术的应用现状进行了分析,着重论述了超声振动加工和超声复合加工技术在难加工材料等领域中的应用。     

超声加工技术的应用及其发展趋势

对超声振动切削加工的起源及发展历程进行了回顾,概括了超声加工技术的应用;根据超声加工技术由一维到二维、由单一到复合等方面,阐述了其发展趋势。     

超声加工技术的应用现状及其发展趋势

根据近年来超声加工技术的发展状况,综述了超声加工技术的应用现状及其发展趋势。超声加工技术具有其极强的切削能力、极小的切削抗力、极细微的光整能力以及极高的强化能力。国内外学者对超声振动系统中的超声换能器和变幅杆进行研究,目的在于增加系统的功率与变幅杆的振幅,以及适用于特定的加工环境。超声加工技术以其工艺优势在难加工材料加工、深小孔加工、薄壁件加工、超声表面光整强化、超声焊接和磨粒冲击等加工领域获得越来越广泛的应用,并且其应用涉及半导体工业、高速列车、汽车制造、航空航天、光学元器件、医疗工业等产业领域。随着超声加工技术应用的日益普遍,超声复合加工、微细超声加工、旋转超声加工以及超声骨切削技术也将得到进一步的发展和运用。     

硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望

旋转超声加工是一种复合特种加工技术,它复合了传统超声加工和普通磨削加工的材料去除方式,在提高硬脆材料去除效率、减小切削力、提高加工精度和表面完整性等方面具有显著优势。自旋转超声加工技术发明至今,国内外学者开展了大量的有关旋转超声加工装备及工艺的研究工作,并且已在几乎所有主要的硬脆难加工材料中得到实际应用。本研究在简要概述旋转超声加工技术的基本原理和发展过程基础上,总结国内外学者在材料去除机理、工艺特性、加工新形式以及装备研发等几方面的主要研究成果,并对旋转超声加工技术的发展趋势及值得关注的问题进行展望。     

功率超声加工关键技术的研究进展

功率超声加工是现代超声技术的重要组成部分,在新型材料加工上有着广阔的应用前景.简要介绍超声加工技术的发展,着重讨论了超声加工技术中超声波电源、超声换能器、变幅杆和工具等关键技术的研究现状,最后结合作者近几年的研究成果,提出超声加工技术的发展趋势.     

两种超声加工与放电加工的复合加工方法研究

以比较两种复合加工方法为主要目的,在实验的基础上对两种超声加工和放电加工的复合加工方法进行了研究。     

超声振动塑性加工技术的现状分析

阐述了超声振动塑性加工的作用机理,定量分析了表面效应中摩擦力矢量反向的原因。在介绍国内外超声振动塑性加工技术研究现状的基础上,对一些典型超声振动塑性加工技术的应用例子进行了剖析,并探讨了目前超声振动塑性加工技术需要解决的问题及研究方向。     

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.     

SiC陶瓷旋转超声振动套磨制孔有限元仿真及实验研究

为解决SiC陶瓷加工时容易出现崩边、裂纹等问题,结合仿真与实验对其进行旋转超声振动套磨制孔技术研究。根据SiC陶瓷宏观力学本构模型,建立SiC陶瓷制孔仿真有限元模型并进行加工过程仿真分析,相比常规制孔,超声振动制孔的仿真轴向力最大可减小26.1%。常规加工和超声振动加工的对比实验研究表明,旋转超声振动加工可减小轴向力达32.9%,可大幅减少陶瓷材料脆性断裂,显著改善孔壁表面质量。有限元仿真与实验研究所得的轴向力在超声振动下最大相差7.5%,常规条件下两者最大相差14%,验证了有限元模型的正确性。仿真和实验研究结果表明：超声振动加工可显著减小轴向力和刀具磨损、提高刀具耐用度、改善制孔质量、降低加工成本。     

旋转超声加工机理的有限元分析

旋转超声加工是加工玻璃、工程陶瓷和宝石等硬脆材料的有效方法,具有较高的生产率、良好的加工精度和表面质量。在对其加工机理的研究过程中,选用金刚石磨粒和玻璃工件进行建模,运用LS—DYNA软件对工件在加工中的应力变化情况和裂纹的产生与发展进行模拟,结合试验结果,对其加工机理进行研究,并对加工表面质量进行分析。     

超声辅助微细磨料水射流加工陶瓷试验研究

针对陶瓷材料难加工的特性,提出了超声辅助微细磨料水射流加工技术。基于响应曲面法对工程陶瓷进行切槽试验,测量加工沟槽底部表面粗糙度,通过建立表面粗糙度预测模型,分析了系统压力、超声振幅及靶距对加工质量的影响规律。当系统压力为32.8MPa、振幅为16μm、靶距为10mm时,获得最低表面粗糙度为0.746μm。通过试验验证了该预测模型的准确性和有效性。     

大理石的超声波加工试验研究

本文采用超声波加工技术对大理石的孔加工进行了试验研究,并与陶瓷材料进行了对比试验,研究了各种加工参数对材料材料率和加工精度的影响。试验结果表明：材料去除率与其力学性能有关,在同样的加工条件下,材料的强度和断裂韧性越高,其材料材料率越低,加工精度越高。     

工程陶瓷的加工技术

主要介绍了国内外工程陶瓷材料特种加工技术如电火花加工、激光加工、高速往复磨削、复合磨削、振动钻孔、超声波微孔等6项加工技术，以及3项常规加工新技术的开发及应用近况。     

An analytical model of rotary ultrasonic milling

Rotary ultrasonic machining is currently being used as a manufacturing method for advanced ceramic materials, but its complexity has hindered its acceptance in industry. For this technology to gain wider acceptance, it must first be scientifically better understood. The majority of published rotary ultrasonic machining (RUM) papers studied the effect of RUM process parameters on machining performance and removal mechanisms for drilling of circular holes. In industries such as aerospace, the production of advanced turbine components requires machining of complex 3D features using milling strategies. The objective of this paper will be to present a new physical model based on rotary ultrasonic milling which will help provide a better scientific understanding of the process. This will be accomplished by first modeling the macro kinematics between the tool and material followed by the modeling of micro kinematics between the individual diamond grains and the material. In addition, a force model for predicting machining process forces will also be introduced and validated based on a set of experiments. The physical models will help determine the relationships between input parameters, cutting parameters, and process output parameters for rotary ultrasonic milling.     

外圆超声振动研磨Al2O3陶瓷的去除率研究

研究了Al2 O3 陶瓷试件的超声振动研磨特征 ,分析超声研磨中加工参数与试件材料去除率的关系。经研究得出 :在相同的加工条件下 ,超声振动研磨加工比普通研磨加工 ,材料去除效率高 ,去除率随工件转速的增加而增加 ,随着转速的增加 ,去除率的斜率有所下降 ;保证材料去除率达到最大的研磨压力存在一个最佳值 ;粗粒度油石研磨加工去除效率较细粒度的高 ;细磨粒油石超声研磨工件表面粗糙度值小于粗磨粒研磨工件。同时与普通研磨相比较 ,超声研磨加工不仅效率高、且加工工件表面粗糙度值较小。     

超高导热陶瓷复频超声加工的基础试验研究

超高导热陶瓷基板作为新一代大规模集成电路的理想封装材料,其硬脆特性为加工带来了极大的困难。在工程陶瓷传统超声加工理论的基础上,针对因超声波发生器功率有限造成的传统单频超声加工振幅难以提高的问题,通过添加自由质量块引入低频大振幅振动的方法,实现了复频超声加工;针对因自由质量块的非正常碰撞造成复频超声加工单元频率不稳定的问题,对自由质量块进行优化设计,有效提高了装置的稳定性;针对因低频大振幅振动引入造成工件出入口处崩边现象加剧的问题,设计了自由质量块捕捉装置,搭建了“刚柔并济”的复频超声加工试验系统;针对影响其加工效率的工艺参数进行了试验研究,试验结果表明:与传统超声加工方法相比,在合理选择自由质量块和轴向静压力的条件下,该方法在保证加工精度的同时,可大幅提高加工效率。