<1)超声波加工适宜加工各种硬脆材料,尤其是利用电火花和电解难以加工的不导电材料和半导体材料,如玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石、金刚石以及锗和硅等对于韧性好的材料,由于它对冲击有缓冲作用而难以加工,因此可用作工具材料,如45钢常被选作工具材料。
C2)由于超声波加工中的宏观机械力小。因此能获得良好的加工精度和表面粗糙度。尺寸精度可达0.02~0,01mm;表面粗糙度R。值可达O.8-0.` C3)采用的工具材料较软,易制成复杂形状,工具和工件无需作复杂的相对运动,因此普通的超声波加工设备结构较简单。但若需要加工复杂精密的三维结构,可以预见,仍需设计与制造三坐标数控超声波加工机床。
超声波加工的基本工艺规律
1加工速度及其影响因素
加工速度指单位时间内去除材料的多少,通常以g/rra认或mm丫mi二为单位表示。影响加工速度的主要因素有:
(1)进给压力的影响超声波加工时,工具对工件应有一个适当的进给压力_。工具端面与工件加工表面间的间隙随进给压力的大小而改变。压力减小,间潦增大,从而减弱磨料对工件的锤击力;压力增大,间隙减小,当间隙减小到一定程度,则会降低磨料和工作液的循环更新速度,从而降低加工速度。
(2)工具振幅和频率的影响超声波加工中,设备的振幅和频率都在一定范围内可调二振幅一般为0.01~0.1mm。频率一般为15000~25000Hz。这样,针对不同的工具。鑫实际加工中可调至共振濒率,以获得最大振幅,从而达到较高的加工速度。
(3)磨料种类和粒度的影响超声波加工时,针对不同硬度的工件材料,应选用不同的磨料。例如,加工宝石和金刚石等超硬材料,必须选用金刚石;加工淬火钢、硬质合金,应选用碳化硼;加工玻璃、石英和锗、硅等半导体材料,选用氧化铝磨料即可。一般来说,磨料的硬度愈高,粒度愈粗,加工速度就愈快。但在选择时,还要综合考虑加工精度、表面粗糙度和经济成本等多方面的因素。
(4)被加工材料的影响由于超声波加工的基本特征是靠超声频的振动去除材料,因此材料愈硬脆,则愈易去除;材料的韧性愈好,则愈难去除。假定玻璃的可加工性为飞,则锗、硅等半导体材料为2-2.5石英为0.5,硬质合金为0.02~0.03,淬火钢为0. 0l,未淬火钢则低于0.01。可见在硬脆材料中,淬火钢在超声波加工中属难加工材料。
此外,还要考虑磨料悬浮液的浓度的影响。
近年来,我国的科研人员研制出一种新型的超声波加工装置。它在自来水中(无需磨料悬浮液)利用旋转的金刚石工具端面直接以超声频锤击硬脆材料,可高效率地进行打孔和套料。