超声波加工的原理及特点

超声波是指频率超过16000Hz的声波。超声波的优点是不仅可以加工硬脆的金属材料（如淬火钢模具等），更可以加工硬脆的非金属材料（如玻璃、陶瓷和半导体硅片等）。

1.超声波加工的原理

超声波加工是利用产生超声频振动的工具，带动工件和工具间的磨料悬浮液冲击和抛磨工件的被加工部位，使局部材料破坏而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，如图3-50所示。

图3-50 超声波加工原理示意图

1—被加工的模具 2—加工工具 3—磨料悬浮液 4、5—变幅杆 6—换能器 7—超声波发生器

加工时，在加工工具和被加工模具之间加入水或煤油与磨料混合的悬浮液，并使加工工具以轻微的力压在被加工的模具上，超声换能器产生16000Hz以上的超声频纵向振动，并借助变幅杆把振幅放大到0.05～0.1mm，驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的磨粒以极大的速度不断撞击、抛磨被加工表面，把加工区的模具局部材料粉碎成微粒，并从模具上撞击下来。虽然每次撞击下来的材料很少，但由于每秒钟撞击的次数多达16000次以上，故仍有一定的加工速度。同时，工作液受工具端面超声频振动作用而产生的高频、交变的液压冲击，使磨料悬浮液在加工间隙中强迫循环，将钝化了的磨料及时更新，并带走从模具上去除下来微粒。随着工具的轴向进给，工具端面的形状被复制在模具上。(www.xing528.com)

由于超声波加工基于高速撞击的原理，因此，越是硬脆材料，受冲击破坏作用也越大。然而，韧性材料则因其对冲击有缓冲作用而难以加工。

2.超声波加工的特点

1）超声波加工依靠磨粒的冲击作用去除材料，适用于加工硬脆材料，包括不导电的非金属脆性材料。

2）超声波加工工具不作很复杂的相对运动，因此，超声波机床结构比较简单，操作维修也比较方便。

3）由于超声波加工时工具对模具的宏观作用力小，热影响小，不会引起变形和烧伤，故适合于加工薄壁零件及工件的窄缝、小孔等低刚性模具零件。

4）超声波加工所用工具的端面，可以用较软的材料制成复杂的形状，用来复制复杂的型腔表面。