超声波振动技术在模具表面研磨抛光中的应用

超声波加工的生产效率虽然比电火花加工和电解加工低，但其加工精度和表面质量都优于后两者，更重要的是可以加工后两者难以加工的半导体和非金属的硬脆材料，如硅、玻璃、陶瓷、石英、玛瑙、宝石、金刚石等；而且电火花加工后的一些淬火钢、硬质合金冲模、拉丝模、塑料模等，最后还经常用超声波抛磨、光整加工。

1.型孔和型腔的加工

超声波目前主要应用于脆硬材料的圆孔、异形孔、型腔、套料、微细孔等的加工。如图3-20所示。

图3-20　型孔与型腔加工

（a）加工圆孔；（b）加工型腔；（c）加工异形孔；（d）套料加工；（e）加工微细孔

2.切割加工

对于难以用普通加工方法切割的脆硬材料（如陶瓷、石英、锗、硅、宝石等），用超声波加工具有切片薄、切口窄、精度高、生产效率高、经济性好等优点。超声波切割如图3-21所示。

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图3-21　超声波切割

（a）超声切割单晶硅片示意图；（b）刀具
1、9—变幅杆；2—工具（薄钢片）；3—磨料液；4—工件（单晶硅）；5—软钢刀片；6—导向片；7—铆钉；8—焊缝

3.超声波清洗

超声波清洗的原理主要是清洗液在超声波作用下产生交变冲击波和超声空化效应。空化效应产生的强烈冲击液直接作用到被清洗的部位，使污物遭到破坏，并从被清洗表面脱落下来。此方法主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高而用其他方法清洗效果差的中小精密零件，特别是工件上的深小孔、微孔、弯孔、盲孔、沟槽、窄缝等部位的精清洗，生产效率和净化率都很高。此方法目前在半导体和集成电路元件、仪器仪表零件、电真空器件、光学零件、医疗器械等的清洗中应用。

4.超声波焊接

超声波焊接利用超声振动作用去除工件表面的氧化膜，使工件露出本体表面，使两个被焊工件表面在高速振动撞击下摩擦发热并黏在一起。它可以焊接尼龙、塑料及表面易生成氧化膜的铝制品，还可以在陶瓷等非金属表面挂锡、挂银，从而改善这些材料的可焊性。

5.复合加工

超声波加工硬质合金、耐热合金等硬质金属材料时，加工速度低、工具损耗大，为了提高加工速度和降低工具损耗，采用超声波、电解加工或电火花加工相结合来加工喷油嘴、喷丝板上的孔或窄缝，这样可大幅提高生产效率和质量。还可以利用超声振动来研磨抛光电火花加工或电解加工之后的模具表面和拉丝模小孔使表面粗糙度进一步降低。另外在切削加工中引入超声波振动（例如对耐热钢、不锈钢等硬韧材料进行车削、钻孔、攻螺纹时），可以降低切削力，降低表面粗糙度值、延长刀具总使用寿命及提高生产效率等。