影响加工速度和质量的因素优化

1.加工速度及其影响因素

超声波加工与其他特种加工比较，其生产率较低，单位时间内被加工模具的去除量，一般为1～50mm³/min，但加工玻璃最大速度可达400～2000mm³/min。影响加工速度的主要因素如下：

（1）工具的振幅和频率 提高振幅和频率，会提高加工速度。但过大的振幅和过高的频率会使工具和变幅杆产生较大内应力，因此，振幅和频率的增加受到机床功率、变幅杆及工具的材料强度及刚性等的限制。通常振幅范围在0.01～0.1mm，频率在16～25kHz之间。

（2）进给压力 工作时，工具对被加工模具所施的压力大小，对生产率影响很大。压力过小，致使磨料在冲击过程损失在路径上的能量过多，则加工速度降低；压力过大，则使工具难以振动，并会导致间隙变小，磨料和工作液不能顺利循环和更新，结果也使加工速度降低。因此，存在一个最佳压力值。由于该值与工具形状、材料、截面积以及磨粒大小等多种因素有关，因此一般由试验确定。

（3）磨料悬浮液 磨料的种类、硬度、粒度、磨料与工作液的比例以及悬浮液的粘度等对超声波加工均有影响。磨料硬、粒度粗则生产效率高。但选用时还应考虑经济性和粗糙度要求等，一般用碳化硼和碳化硅磨料加工硬质合金模具；用金刚石磨料加工金刚石和宝石模具；用刚玉磨料加工玻璃、陶瓷、石英和半导体材料制模具。常用的工作液为水，磨料与水的最佳配比为（质量配比）0.8～1.0。为了提高表面质量，有时选择煤油或机油作工作液。

（4）被加工材料 超声波适用于加工脆性材料。材料越硬脆，所承受的冲击能力越差，越容易碎除，即加工速度越快。此外，模具的被加工面积、加工深度、工具面积以及悬浮液的供给和循环方式等对加工速度也有一定影响。

2.加工精度及其影响因素

（1）加工精度超声波加工的精度，除受机床和夹具的精度影响外，主要还与工具的制作及其安装精度、工具的磨损情况、磨粒粒度、加工深度以及被加工的模具材料等有关。超声波加工精度较高，可达0.01～0.02mm，一般加工孔的尺寸精度可达±（0.02～0.05）mm。磨料越细，其加工精度越高。(www.xing528.com)

（2）影响因素 为了保证超声波加工的精度，应注意以下两点；

1）工具安装应确保其质量重心在整个超声振动系统的轴心线上，否则会产生横向振动，破坏加工精度。

2）工具磨损直接影响圆孔和型腔的加工精度，为了减少其影响，应将粗、精加工分开，并相应更换磨料粒度以及合理选择工具材料等。

3.表面质量及其影响因素

（1）表面质量 超声波加工可达较好的表面质量，一般表面粗糙度可达Ra0.63～0.08μm。

（2）影响因素 超声波加工的表面质量主要与磨料粒度、被加工材料的性质、工具振幅、磨料悬浮液的性能及其循环状况等有关。当磨粒较细、被加工的模具硬度较高、工具的振幅较小时，加工后的表面粗糙度得到改善，但加工速度相应降低。工作液的影响已如前述，用煤油或机油作工作液可改善表面质量。