超声波加工的特点与应用范围

超声波加工是利用产生超声振动的工具，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，使其局部破坏而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等的加工方法。

其加工原理如图6-10所示，由超声波发生器7产生的超声频电振荡，通过超声换能器5转变成超声频机械振动，再经振幅扩大器4将其振幅扩大。加工时，工具3固定在振幅扩大器的端头，并以一定的静压力P压在工件1上，在工具与工件间不断注入悬浮液2（磨料与水的混合液），工具在振幅扩大器驱动下做超声频振动，并捶击处于被加工表面上的磨料。磨料把工件加工区域的材料粉碎成很细的微粒，从工件表面脱落下来；磨料还以高速、高频研磨加工表面。被粉碎下来的材料由循环流动的悬浮液带走，磨料也不断被更新，工件不断进给，使加工持续，工件便复印上工具的形状，直到符合尺寸要求。

工具的振动频率通常选择在16～30kHz，工具前端的全振幅一般为10～15μm。磨料一般采用碳化硅、刚玉，但加工硬质合金用立方碳化硼，加工金刚石用金刚砂粉，加工液为普通水，工具的材料常用45钢。

超声波加工的特点及应用范围：

1）适用于加工各种硬脆金属材料和非金属材料，如硬质合金、淬火钢、金刚石、石英、宝石、陶瓷等，但生产率较低。

图6-10 超声波加工原理图(www.xing528.com)

1—工件 2—悬浮液 3—工具（一般为不淬火的45钢） 4—振幅扩大器 5—换能器 6—冷却水 7—超声波发生器

2）加工过程受力小，热影响小，可加工薄壁、薄片等易变形零件。

3）被加工表面无残余应力、无破坏层，加工精度高，尺寸精度可达0.01～0.05mm，表面粗糙度值小，Ra=0.1～0.4μm。

4）可以加工各种形状复杂的型孔、型腔和型面，还可以进行套料、切割和雕刻等。

在加工难加工材料时，常将超声振动与其他加工方法配合进行复合加工，如在车、铣、刨、钻、镗、磨和攻螺纹等切削中，使刀具产生超声频、小振幅的振动，可以改善切削条件。当前主要用于加工钛合金、耐热合金、不锈钢等难加工材料。

利用超声振荡所产生的空化作用还可以清洗机械零件，甚至能清洗衣服等。此外超声波还可以用来进行测距和无损检测等工作。