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超声波加工技术论文超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。
这是店铺为大家整理的超声波加工技术论文，仅供参考!超声波加工技术论文篇一超声加工的应用及发展摘要：陶瓷、光学玻璃、功能晶体、金刚石、宝石和先进复合材料等具有优越的物理、化学和机械性能，在航空、航天、军工、电子、汽车和生物工程等领域正得到越来越广泛的应用，并且其应用还在不断向新的领域扩展。
与此同时，人们开始探索特种加工方式来加工这些难加工材料。
超声加工技术就是在此背景下发展起来的，实践证明，它是加工上述难加工硬脆材料的高效和经济有效的方法之一。
超声技术在工业中的应用开始于20世纪10～20年代，它是以经典声学理论为基础，同时结合电子技术、计量技术、机械振动和材料学等学科领域的成就发展起来的一门综合技术。
超声技术的应用可划分为功率超声和检测超声两大领域。
其中，功率超声是利用超声振动形成的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变，或者使这种状态改变加快的一门技术。
功率超声在机械加工方面的应用，按其加工工艺特征大致分为2类，一类是带磨料的超声磨料加工(包括游离磨料和固结磨料)，另一类是采用切削刀具与其他加工方法相结合形成的超声复合加工。
关键词：超生加工发展特点及优势应用潜能一、超声加工技术的发展1927年，美国物理学家伍德和卢米斯最早作了超声加工试验，利用超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔。
但当时超声加工并未应用到工业上，直到大约1940年在文献上第一次出现超声加工(USM-Ultrasonic Machining)工艺技术描述以后，超声加工才吸引了大家的注意，并且逐渐融入到其他的工业领域。
1951年，科恩研制了第一台实用的超声加工机，为超声加工技术的发展奠定了基础。
USM提供了比常规机械加工技术更多的优点。
例如，导电和非导电材料它都可以加工，并且加工复杂的三维轮廓也可以像简单形状那样快速。
此外，超声加工过程不会产生有害的热区域，同时也不会在工件表面带来化学/ 电气变化，而且加工时在工件表面上所产生的有压缩力的残余应力可以增加被加工零件的高周期性疲劳强度。
超声波加工技术的研究与应用超声波是指频率大于20 kHz的机械波，因其具有易于调节、浅表性加工等优势，近年来在加工领域得到广泛应用，成为一种重要的新兴加工技术。
本文将从超声波加工技术的原理、特点、研究现状以及应用领域四个方面进行阐述。
一、超声波加工技术的原理超声波加工技术的核心原理是利用超声波传导的机械振动引起物体的微小位移，从而实现加工目的。
超声波加工技术通常采用高频振荡器产生超声波，其能量通过声波振幅传递到加工工具，再通过工具的振动作用于被加工物体。
这种超声波传导的振动能量有强烈的破坏性，可以使材料迅速产生渐进性断裂，从而进行相应的加工。
超声波加工技术可分为振动智能控制，超声冲击波加工控制，超声波整理和超声波车削几类。
二、超声波加工技术的特点超声波加工技术具有以下特点：（1）易于调节。
由于超声波频率可随意变换，所以加工过程中易于调控，不会对材料本身造成过大的损伤。
（2）针对表面加工。
由于超声波加工的振动频率大，因此只能实现浅表性的加工，通常用于表面修整、去毛刺、去污等精细处理。
（3）高效节能。
超声波加工技术的加工效率高，同时由于其加工方式具有局部性，因此能够充分利用能量，达到高效节能的目的。
三、超声波加工技术的研究现状目前，国内外对于超声波加工技术的研究大部分集中于超声波加工的机理、材料性能变化、加工参数优化等方面。
近年来，超声波加工技术在新材料加工领域得到广泛应用，如新型金属材料、高强度焊接材料等都可以用超声波加工来进行修整、加工、处理等。
此外，超声波加工技术还在精密加工、微机械加工等领域得到广泛应用，其中最典型的应用就是超声波打孔技术，多用于石英和陶瓷等硬质材料的加工。
四、超声波加工技术的应用领域超声波加工技术具有广泛的应用领域。
其中，应用最广的无疑是超声波手术刀，已成为现代微创手术的首选器械。
同时，在汽车、航空、航天、军工等领域，超声波加工技术也得到了广泛的应用，如超声波焊接、超声波清洗、超声波测厚等。
1 序言近年来，先进工程材料在航空航天、汽车、半导体、3C和医疗等制造业领域中不断涌现，如钛合金、高温合金、工程陶瓷、陶瓷基复合材料以及蜂窝复合材料等，这些材料具有优异的使用性能，然而机械加工性能很差，属于典型的难加工材料[1]。
在使用传统的机械制造技术对这些材料进行精密加工时遇到了一定的瓶颈，一种新型的制造工艺技术——超声加工技术，即Ultrasonic Machining（UM），受到越来越多的关注并得到大量的应用。
超声加工技术是一种通过超声波振动能量实现难加工材料精密去除的工艺技术，该技术是将超声波振动能量通过一系列结构的传播和变换聚焦在刀具的工作区域，从而形成被切削材料的冲击去除效果，进而可以提高众多难加工材料的可加工性能。
该技术在加工过程中具有众多优点，如：降低切削力和减少切削热、减小刀具磨损和崩边毛刺、优化切屑形态、提高表面质量、降低亚表面损伤以及提高加工效率等（每个加工工艺具体的改善效果因超声刀具、材料、工艺等的不同而存在一定的差别）。
超声加工技术是一种基于功率超声技术发展起来的特种加工技术，它本质上是一个物理去除过程，不涉及材料性质的改变。
随着市场化的需求越来越强烈，超声加工技术中商用标准化系统也成为了目前市场需求的重点，相关的超声加工技术开始走出实验室，在众多典型难加工材料的精密加工中得到应用，如：光学玻璃、蓝宝石、陶瓷、氧化铝陶瓷、钛合金、高温合金、碳纤维复合材料以及铝基碳化硅复合材料等，其应用领域及典型案例如图1所示。
近几年，国内难加工材料的大量应用，带来了较多的超声加工技术应用需求，促使了该技术的市场化，多家科研机构和制造企业纷纷开始进行超声加工技术的产业化应用。
图1超声加工应用领域及典型案例2 超声加工技术发展现状“工欲善其事，必先利其器”，超声加工技术是针对难加工材料精密加工的利器。
在大多数切削加工领域，超声加工更确切的名称应该为“超声辅助精密加工”，即在传统切削加工技术上辅助超声振动，从而实现特殊的材料去除效果。
超声抛光的原理超声抛光是一种常用于材料表面处理的工艺，其原理是利用超声波的高频振动和磨粒的冲击力进行磨削和抛光。
超声波是一种频率高于人耳能够听到的声音的声波，其频率通常在20kHz至200kHz之间。
超声波的传播方式分为两种，即纵振模式和横振模式。
在超声抛光中，通常采用纵振模式，即超声波沿着加工液的传播方向传播。
超声波的高频振动能够产生高频的机械波，这种机械波通过媒介传输到工件表面，使得磨粒与工件表面之间发生冲击。
这种冲击力可以剥离材料表面的氧化皮、污垢和疲劳微裂纹等。
同时，超声波的振动还能够改变加工液中的流动状态，形成一定的流动压力和剪切力，进一步促进磨削和抛光。
在超声抛光过程中，还需要加入适量的磨粒。
磨粒通常由硬度较大的石英砂、纳米氧化铝等材料制成。
磨粒的作用是增加冲击力和磨削能力，使得超声波产生的机械波更加有效地作用于工件表面。
磨粒与工件表面之间的冲击力能够破坏表面层的结构，使得工件表面变得光滑、细腻。
此外，超声抛光还需要在加工液中加入适量的清洗剂和助剂。
清洗剂主要用于清洁工件表面，去除表面的污垢和杂质。
助剂主要用于调节加工液的物理性质，如表面张力和流动性。
适当的助剂能够提高超声波的传播效率和加工液的冲击力，从而增加超声抛光的效果。
超声抛光的加工过程通常包括两个步骤：粗加工和精加工。
粗加工是通过较大的磨粒和较长的加工时间，对工件表面进行剥离和去除较厚的氧化皮和污垢。
精加工则是通过较小的磨粒和较短的加工时间，对工件表面进行微观修整和抛光。
超声抛光的优点是加工过程中不会产生明显的磨损和热量，对工件的形状和尺寸变化较小，可以保持工件的高精度。
同时，超声抛光还能够充分利用加工液的流动特性，可以在复杂结构和细小孔隙中进行加工，提高加工效率。
总之，超声抛光利用超声波的高频振动和磨粒的冲击力进行磨削和抛光。
通过调控超声波的振动频率、加工液的物理性质和磨粒的特性，可以实现对各种材料表面的高效加工和细腻抛光。
超声磨削装置设计设计超声磨削装置超声磨削是目前工业加工领域中一种先进的磨削技术。
它利用超声波振动来实现高效、精确的磨削和研磨效果。
超声磨削具有磨削效率高、加工精度高、加工品质好等优点，因此被广泛应用于航空、航天、汽车、电子、机械制造等领域。
在设计超声磨削装置时，需要考虑以下几个关键因素：超声振动源、工作台、夹具、砂轮和磨削液。
首先，超声振动源是超声磨削装置的核心部件。
它产生高频振动，并将其传递给工作台和夹具，从而驱动砂轮进行磨削。
超声振动源的设计应着重考虑振幅、频率和功率等参数。
合理的超声振动源设计可以提高磨削效率和精度。
其次，工作台是超声磨削装置的支撑组件。
它用于承载工件，并提供与砂轮的运动配合。
工作台的设计应考虑到承载能力、运动精度和稳定性等因素。
合理的工作台设计可以提高磨削精度和稳定性。
夹具是用于夹紧工件的部件。
在夹具设计时，需要考虑夹紧力的大小、均匀程度以及对工件的保护。
合理的夹具设计可以提高工件的固定性和稳定性。
砂轮是进行磨削的工具。
其设计应考虑磨削效果、加工压力、磨削速度等因素。
合理的砂轮设计可以提高磨削效率和加工精度。
最后，磨削液在超声磨削中起到冷却、润滑和清洗的作用。
磨削液的设计应考虑到冷却效果、清洗效果、环保性等因素。
合理的磨削液设计可以提高磨削质量和工作环境。
综上所述，超声磨削装置的设计需要充分考虑超声振动源、工作台、夹具、砂轮和磨削液等关键因素。
通过合理的设计，可以提高超声磨削的效率、精度和质量，满足不同行业的加工需求。
超声加工技术是一种利用高频声波振动来进行加工和处理材料的技术。
它在多个领域有广泛的应用，其应用现状和发展趋势如下：应用现状：食品工业：超声波在食品工业中用于食品分散、混合、杀菌和提取。
它有助于改善食品质量、延长保质期和提高生产效率。
医疗领域：超声波在医疗成像、药物输送、封闭伤口、清洁器械等方面有广泛应用。
例如，超声波成像用于超声检查和产前检查。
材料加工：超声波可用于金属焊接、塑料焊接、切割、清洗、打磨和去除杂质。
它在制造业中用于提高产品质量和生产效率。
化学工业：超声波可用于化学反应的促进、分散、乳化和催化。
它在合成化学和制药工业中具有潜力。
环保技术：超声波可用于废水处理、污泥处理和空气净化。
它有助于减少环境污染和资源浪费。
发展趋势：创新应用：超声加工技术的创新应用不断涌现，如超声制造、纳米材料合成、超声流变学等。
这些新应用有望扩大超声技术的领域。
自动化和智能化：超声加工设备逐渐实现自动化和智能化，包括自动控制、远程监控和数据分析。
这将提高生产效率和生产质量。
环保和节能：超声加工技术有望成为更环保和节能的加工方法。
它可以减少化学物质的使用、减少废物产生和降低能源消耗。
多模态集成：超声加工技术与其他加工技术的多模态集成将成为趋势，以满足复杂加工需求。
高效材料加工：超声加工技术将更多地用于高效的材料加工，如超声切割、精密焊接和制造微细结构。
国际合作：超声加工技术的研究和应用将在国际合作和跨学科研究方面取得更大突破。
总的来说，超声加工技术在各个领域都有潜力，其发展将受益于创新应用、自动化、环保和国际合作。
随着科技的进步，超声加工技术将不断拓展其应用范围，提高效率，降低成本，并在各个领域发挥更大的作用。
《先进制造技术》学习报告2010年9月22日这学期我接触了《先进制造技术》这门课, 由于这门课是一门考察科目, 我学得不太认真, 所以我只有从书本上和网上来学习这门科的知识。
以下内容我对先进制造技术的浅谈。
先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Tecnology)是在传统制造的基础上, 不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果, 将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程, 以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称, 也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。
当前的金融危机也许还会催生新的先进制造制造技术, 特别在生产管理技术方面。
先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法, 而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术, 涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域, 并逐步融合与集成。
可基本归纳为以下四个方面：一、先进的工程设计技术二、先进制造工艺技术三、制造自动化技术四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式五、发展。
一、先进的工程设计技术先进的工程设计技术包括众多的现代设计理论与方法。
包括CAD.CAE、CAPP、CAT、PDM、模块化设计、DFX、优化设计、三次设计与健壮设计、创新设计、反向工程、协同产品商务、虚拟现实技术、虚拟样机技术、并行工程等。
（1）产品（投放市场的产品和制造产品的工艺装备（夹具、刀具、量检具等））设计现代化。
以CAD为基础（造型, 工程分析计算、自动绘图并提供产品数字化信息等）, 全面应用先进的设计方法和理念。
如虚拟设计、优化设计、模块化设计、有限元分析, 动态设计、人机工程设计、美学设计、绿色设计等等；（2）先进的工艺规程设计技术与生产技术准备手段。
在信息集成环境下, 采用计算机辅助工艺规程设计、即CAPP, 数控机床、工业机器人、三坐标测量机等各种计算机自动控制设备设备的计算机辅助工作程序设计即CAM等。
超声加工的技术发展与行业应用超声加工是一种先进的制造技术，利用高频振动能量对材料进行微细加工、打孔、切割、雕刻等操作。
自20世纪初问世以来，超声加工技术不断发展壮大，成为众多领域中不可或缺的生产工具。
本文将详细探讨超声加工技术的原理、发展历程以及在各行业中的应用，并展望未来的发展趋势和挑战。
超声加工技术的原理是利用超声波的振动能量对材料进行加工。
超声波是一种高频振动，其频率高于赫兹，人类无法听到。
通过超声波发生器将电能转化为机械能，使工具头产生高频振动，从而对材料进行微细加工。
超声加工技术具有加工精度高、速度快、成本低、可加工材料范围广等优点，因此在各行业中得到广泛应用。
超声加工技术的发展历程可分为三个阶段。
第一阶段是起步阶段，主要研究超声波的产生和传播规律。
随着电子技术的发展，第二阶段开始研究超声波发生器和控制系统的设计。
进入21世纪后，随着计算机技术和数字控制技术的飞速发展，超声加工技术进入第三阶段，研究重点转向了加工过程的理论建模、数值模拟和智能化控制等方面。
目前，超声加工技术已经在国内外得到了广泛应用，成为现代制造业中不可或缺的一部分。
超声加工技术在各行业中有广泛的应用。
在机械制造领域，超声加工技术主要用于精密零件的加工、微细孔的钻削、难加工材料的切割等。
在医疗领域，超声加工技术可用于制备药物微粒、粉碎结石、治疗肿瘤等方面。
在珠宝行业，超声加工技术可用于宝石打孔、切割、雕刻等操作。
在航空航天、电子、汽车等领域，超声加工技术也有着广泛的应用前景。
展望未来，超声加工技术将面临更多的挑战和机遇。
随着科技的不断进步，新材料的不断涌现，对超声加工技术的加工效率、精度和可靠性提出了更高的要求。
同时，智能化、自动化和数字化是超声加工技术未来的重要发展方向。
通过计算机技术和数字控制技术，实现超声加工过程的智能控制和自动化操作，提高加工效率和精度，降低成本，是未来超声加工技术的发展趋势。
随着绿色制造和环保要求的不断提高，如何实现超声加工技术的绿色、环保和可持续发展也成为未来研究的重要方向。
超声波研磨机工作原理超声波研磨机是一种利用超声波振动进行材料研磨的设备。
其工作原理是通过超声波的机械振动将研磨介质传递给工件表面，从而实现对材料的研磨、抛光和去除表面缺陷的目的。
超声波研磨机主要由发生器、换能器和研磨头组成。
发生器是超声波研磨机的核心部件，它产生高频电信号，并将其传输到换能器上。
换能器将电信号转化为机械振动，产生超声波。
研磨头负责将超声波传导到工件表面，并将研磨介质引入研磨区域。
超声波研磨机的工作过程可以分为三个步骤：传导、研磨和溶解。
首先是传导阶段。
发生器产生的高频电信号通过换能器传递到研磨头上，换能器将电信号转化为机械振动，并将其传导到工件表面。
传导过程中，超声波的能量会逐渐减弱，直到传递到工件表面。
接下来是研磨阶段。
超声波的机械振动作用于研磨头上的研磨介质，使其产生高频振动。
这种高频振动能够在研磨介质与工件表面之间产生剧烈的摩擦和冲击力，从而实现对工件表面的研磨。
研磨介质可以是颗粒状的磨料，也可以是液体形式的溶液。
通过不断更换研磨介质，可以逐步去除工件表面的缺陷，使其变得更加光滑。
最后是溶解阶段。
在研磨过程中，超声波的机械振动还能够加速研磨介质的溶解和扩散，使其更好地与工件表面发生反应。
这种溶解和扩散作用可以进一步改变工件表面的性质，并提高其光亮度和平整度。
超声波研磨机具有很多优点。
首先，它可以实现对微小工件的高效研磨，因为超声波的机械振动能够在微观尺度上产生强大的研磨力。
其次，由于超声波的高频振动具有良好的聚焦性，因此可以实现对局部区域的精确研磨。
此外，超声波研磨机还可以在研磨过程中实时监测工件表面的状态，并根据需要进行调整，以确保研磨效果的一致性和稳定性。
超声波研磨机通过超声波的机械振动实现对材料的研磨和抛光。
其工作原理是通过发生器产生高频电信号，换能器将其转化为机械振动，并通过研磨头将超声波传导到工件表面。
研磨介质在超声波的作用下与工件表面发生摩擦和冲击，实现对工件表面的研磨和去除缺陷。
1-1 论述先进制造技术及其主要特点。
先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。
”特点：1. 系统性2. 集成性 3. 广泛性 4. 高精度 5. 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产1-2 叙述先进制造技术的分类及主要技术。
分类：1. 现代设计技术：(1) 现代设计方法。
(2) 设计自动化技术。
(3) 工业设计技术。
2. 先进制造工艺：(1) 精密和超精密加工技术。
(2) 精密成型技术。
(3) 特种加工技术。
(4) 表面改性、制膜和涂层技术。
3. 自动化技术：数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等4. 系统管理技术：工程管理、质量管理、集成化的管理技术1-3 描述我国机械制造业的发展目标。
(1) 2000年，产品设计、精密和超精密加工、激光加工、表面改性、制膜和涂层、制造业和过程工业综合自动化以及系统管理技术，总体上达到工业先进国家20世纪80年代末90年代初的水平。
(2) 我国的优质、高效、低耗、少或无污染的现代制造技术普及率在2000年由目前的不足10%提高到20%，预计在2010年提高到50%。
(3) 形成一批高科技产业：四个加工产业（精密成型加工、精密加工、激光加工、表面处理加工）；三个自动化硬件产业(数控系统、工业机器人、传感器和测试设备）；三个软件产业(CAD、CAM、MIS）。
到2000年，大型企业普遍采用CAD技术和计算机辅助管理技术；预计到2010年，大、中型企业普遍采用CAD，25%的大、中型企业采用CAM，大、中型企业主要产品的关键工序实现柔性化生产。
金陵科技学院论文先进制造技术——课程结业（论文）设计(论文)题目：超精密加工技术学生姓名：班级：学号：目录摘要 (1)关键词........................................... 错误!未定义书签。
1 绪论 (1)2 超精密加工技术综述 (2)2.1 超精密加工技术的内涵及其重要性 (2)2.2 超精密加工技术的国内外发展现状 (2)3 超精密加工的主要方法 (4)3.1 超精密切削加工 (4)3.2 超精密磨料加工 (4)4 超精密机床 (6)4.1超精密主轴 (6)4.2机床的布局和导轨 (6)4.3超精密驱动系统 (6)4.4在线监测与误差补偿问题 (6)4.5金刚石刀具在超精密切削技术中的应用 (7)5 结论 (8)参考文献 (9)超精密加工技术的发展摘要精密超精密加工技术的发展，直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，因此世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。
精密超精密加工技术，是现代机械制造业最主要的发展方向之一。
在提高机电产品的性能、质量和发展高新技术中起着至关重要的作用，并且已成为在国际竞争中取得成功的关键技术。
关键词：超精密；微米；纳米；尖端产品；数字控制1 绪论超精密加工技术综合应用了机械技术发展的新成果及现代电子技术、测量技术和计算机技术等，是尖端技术产品发展中不可缺少的关键环节…。
同时，超精密加工技术的发展也促进了机械、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展。
从某种意义上说，超精密加工对先进制造技术特别是纳米技术对整个社会生产力水平的提高起到举足轻重的地位，也成为衡量一个国家科技发展的标准之一。
目前超精密加工还没有确切的定义，一般是指达到绝对加工精度为0.1µm或表面粗糙度为Ra 0.0lµm以及达到加工允差和加工尺寸之比为106的加工技术。
超声研磨加工技术摘要：本文介绍了一种基于新加工原理的先进超精密研磨技术——超声研磨。
首先简要介绍了磨削技术的发展现状并通过加工模型简述了其加工原理；然后从加工工艺及加工设备等方面阐述了其加工特点；最后以其在模具行业的应用为例，从加工设备、工艺分析等方面进行了简要分析。
关键词：超声加工；超声研磨；超精密加工；先进制造技术0、引言随着汽车、航空航天等行业的发展，陶瓷、玻璃、硬质合金等材料应用日益广泛。
这些材料硬度高、零件形状复杂、加工精度高，传统的磨削方式难以满足要求[1]。
超声研磨不仅能加工脆硬金属材料，而且能加工玻璃、陶瓷、半导体等不导电的非金属脆硬材料，特别适合电火花加工或铣削加工表面的研磨，对电火花线切割加工表面的软化层和电火花成型加工表面的硬化层均能快速研磨，改善其表面质量。
1、研磨技术现状相对于传统的研磨技术而言，目前，一些基于机械作用、机械—化学作用的超精密研磨技术以及液面研磨抛光技术的研究应用[2]，在超精密磨削方面取得了不错的效果。
其中基于机械作用的弹性发射加工（EEM）兼有研磨和抛光的优点具有光明的发展前景。
然而，这些加工方法存在对加工设备及条件有特殊的要求；难以控制加工精度、表面质量等问题，如基于机械作用的弹性发射加工，需要高速高精度回转轴等，所以在实际应用中受到限制，达不到高的技术经济效果。
超声波研磨是功率超声在材料加工方面的一种重要运用，是一种非接触超精密研磨方法，具有加工表面质量高、精度高、切屑易处理、能很好地解决难加工材料、非金属材料、表面质量要求高的零件加工问题等一系列优点，如今已成为一种新型的先进制造加工技术。
2、超声研磨原理2.1超声研磨理论模型分析超声研磨是超声加工技术的一种特殊应用[3]，其基于传统研磨加工原理，在研磨工具上附加以超声振动，工具与工件间的磨料在结合传统研磨加工运动和超声高频振动共同作用下，不断滑擦、磨削加工表面，以实现材料去除的目的，图1为超声研磨原理模型。
图1 超声研磨原理模型研磨工具的端面和工件表面保持一固定的间隙，在其间充以微细磨料工作液，当超声振动工具以一定的频率振动时，带动微细磨料冲击工件表面，从而对工件表面进行研磨。
当工作台作平面运动或曲面运动，即可对整个工件表面进行加工[4][5]。
超声研磨时，大量的磨料以与超声振动相同的频率、脉动式的冲击被加工表面，除去或改造工件表面原有的损伤层，并在其下面构成新的损伤层(即表面加工层)。
如果工艺参数(如超声发生器的功率，磨料的硬度、粒度，磨液浓度，间隙等)选择恰当，则可使新生成的损伤层更薄、更均匀，从而获得较佳的表面质量，实现超精密加工，理想的状况是获得接近无损伤的表面。
2.2超声研磨系统的关键超声研磨加工技术在加工质量、加工精度、加工效率等方面都较传统研磨加工有很大优势，其关键在于超声研磨振动系统的作用。
图2 超声研磨振动系统超声研磨振动系统如图2所示，主要由超声波电源、超声波换能器、超声变幅杆以及研磨工具四部分组成。
工作时，超声波电源发出高频振荡电信号，通过超声换能器将电信号转换成机械振动，再通过超声变幅杆将机械振动振幅放大，从而带动连接在超声变幅杆上的工具进行高频振动。
在超声研磨加工中，超声波在传播时主要以纵向振动为主，这样除了工具与工件之间的传统研磨运动外，还有一个高频纵向振动，这个高频振动是改善加工表面质量、提高加工效率的关键。
2.3去除材料机理超声研磨脆性材料和塑性材料的机理有所不同的[4]。
脆性材料的加工主要是依赖于表面层微裂纹扩展、生成，而使材料脆裂、脱落。
超声研磨时，在大量磨粒脉冲式冲击下，更有利于实现上述加工过程。
磨粒的冲击具有随机性，但对微观表面上凸起处冲击到的机率应高于凹下处，再因磨粒量大、粒小，对表面的加工是均匀而柔和的。
因而可以获得残余应力低、裂纹更微细更浅的高质量的加工表面。
塑性材料的加工则主要依赖于表面层的塑性变形，即通过材料的挤压和撕裂将金属从表面扯下来，其残余应力为拉应力。
超声研磨时，磨粒对工件表面主要起捣实的作用，类似于轻微的表面强化加工。
它可以消除工件表面前工序的加工痕迹，将表面残余应力由拉应力转变为压应力，这对大多数零件的使用性能是有利的。
3、超声研磨的特点声研磨是超声振功和机械研磨的复合加工工艺，相较于传统研磨方式而言，在工艺性能与加工设备方面都有自己的特点[6][7]。
3.1工艺性能特点1）能有效地提高研磨效率，特别是对淬硬的工件和电火花成型加工表面的研磨，其效果更为明显。
2）超声振动的作用降低了研磨阻抗，减轻了手工劳动强度，提高了工作效率，同时更能适应狭缝、窄槽的研磨。
在许多场合，如在玻璃上钻小孔或加工超薄工件时，超声研磨是一种值得选择的工艺或是唯一能够选择的工艺。
3）超声振动能防止烧结刚玉、电镀金刚石等磨具气孔堵塞，使其具有自刃性，而当使用游离的磨料时，能使磨料有效地搅拌，起到排屑的作用，从而提高了磨料的切削性能。
4）超声能量调节方便，调节超声能量就能调节工具的振幅，与磨具、磨料的选择相配合就能完成从粗研、精研直至抛光的整个研磨过程，可作为工件的最终处理工序，使工件获得较高的尺寸精度和微观几何形状精度，选取合适的超声研磨工艺参数，可以获得高精度的加工表面。
例如，研磨淬硬合金钢工件时，其最终表面粗糙度可达Ra0.1。
5）除了可以研磨碳素钢、合金钢等黑色金属之外，也可以研磨铜、硬质合金等有色或硬质材料，还可以研磨玻璃、水晶、玉石、大理石和陶瓷等非金属材料。
因此，不仅可应用于模具的加工，也可以用于工件的研磨、抛光和去毛刺。
6）工具头的形状并不是直接复印到工件表面，其它影响因素(如间隙、磨料粒度、浓度、进给速度等等)也较易控制，因而可获得精确的加工表面。
3.2加工设备特点1）设备结构简单，重量轻，体积小，耗能低，便于携带和维修，可获得较高的技术经济效益。
2）使用方便，因为操作方法类同于手工机械研磨，所以一般钳工经过短期训练就可操作。
3）工具来源广泛。
一般设备都配有电镀金刚石、刚玉油石、软金属片、木片和竹片等研具，除了电镀金刚石价格较贵之外，其它材料均比较容易得到。
特别是精研和抛光用的研具，操作者还可以自制。
4）应用广泛，可以加工各种脆性材料，也可以加工淬硬钢。
由于设备是手工澡作，更换工具就能完成不同型面的研磨和抛光，所以更能适应模具的异形型面的加工。
3.3超声研磨的不足1）由于受超声换能器和工具材质的限制，设备的功率不可能很大，因此，工具工作部分的截面也不能很大，所以只能解决模具抛光工序中的部分型面，如窄缝、筋槽等，不适宜用于大面积的研磨抛光。
2）由加工原理可知，超声研磨抛光效率同工具超声振动方向与加工表面的夹角有关，当两者相互垂直时，研磨效率很低，故在抛光型腔模底部时，还不能有效地发挥作用。
3）超声频率虽然超出了人耳可感觉的范围，但是在操作中工具与工件碰撞时会产生人耳可闻的噪声，这种噪声是不利于操作者和操作环境的，必须有防护的措施。
4）对变幅杆和工具的设计有严格的要求，在研磨过程中需适当修整工具的形状和长度。
4、超声研磨应用4.1模具的超声研磨抛光超声研磨最早应用于拉丝模模孔的精加工。
如今，随着精密、异形、低粗糙的模具日益增多，模具的研磨工序成为模具制造至关重要的环节之一。
为了提高工序和质量，一系列新的工艺应运而生。
超声研磨从简单的圆孔研磨发展到各种异形模具的研磨，如今已有多种型号、不同规格手持式超声研磨设备，在模具制造中广泛应用[8]。
4.1.1模具超声研磨设备超声波模具研磨抛光机，是一种常用于模具、玉石、高档工艺品、硬质合金件上的抛光小设备。
适用于窄小部位，如工艺品的复杂形状、模具的复杂型腔、窄槽狭缝、盲孔等其它抛光工具无法到达或无法高效工作的部位。
1、设备种类我国超声研磨抛光设备的开发速度较快，许多设备已经广泛应用，在模具加工中发挥着重要作用。
目市场的超声波抛光机，分为单一功能抛光机和复合功能抛光机两大类。
单一功能抛光机是指只具有超声波振动功能的抛光机，该类机器操作界面简单、价格较低，比较适适合单一需求的客户，如玉石抛光类、工艺品抛光类、极少量模具精抛类客户。
复合功能抛光机是指将超声波抛光与其它常见的模具处理工艺结合起来，即为复合式的超声波模具抛光机，是模具表面处理从业人员的必备便捷工具。
与火花工艺复合，则具有火花整形功能；与花纹工艺复合，则具有花纹功能；与强化工艺复合，则具有强化功能。
1—超声波发生器2—超声换能器3，4—变幅杆5—工具6—研磨悬浮液7—工件图3 YJCS超声波研磨抛光设备及原理图2、设备简介以目前运用较多的YJCS系列研磨抛光机为例介绍其主要结构，如图3所示YJCS超声波研磨机主要由超声波发生器、换能器和机械振动系统组成。
1）超声波发生器将50Hz的交流电转变成为具有一定功率输出的超声波电振荡。
2）换能器1—工具头2—内六角螺丝3—变幅杆4—换能器外壳5—连接插座6—连接线护套7—连接导线图4 超声研磨机换能器换能器结构如图4所示，它将电振荡变成机械振动，其工作情况的好坏，直接影响抛光效率。
有压电效应式和磁致伸缩效应式两种。
3）机械振荡系统主要有变幅杆和振动工具，变幅杆又叫振荡扩大器，将换能器出来的0.005~0.01mm振幅提高到0.01~0.1mm。
变幅杆的形式有：圆锥形、指数形和阶梯形等。
工具和变幅杆之间采用机械连接或胶合方式连接，工具沿轴向振动。
4）工具头工具头有研磨用工具头和放电用工具头之分。
研磨用工具头又有固定磨料式和游离磨料式两种。
图5 工具头振动方向与应用示意图固定式：金刚石油石、电镀金刚石锉刀、刚玉油石等。
主要用于粗抛光。
游离式：常采用硬木、竹片等材料，在研磨表面涂上研磨粉和工作液的混合剂，研磨粉一般为氧化铝或碳化硅等，工作液一般式煤油或水等，通过超声振动使磨料产生高速运动达到撞击零件表面的作用。
4.1.2抛光工艺分析1）抛光余量电火花加工后的模具型腔，进行超声波抛光的余量一般为0.02~0.04mm，特殊情况下抛光余量应小于0.15mm。
2）抛光速度抛光速度与抛光部位和使用工具头有关，用铜条放电7mm2/min；纤维油石研磨从Ra2.5~Ra0.5大于4cm2/min；铜条加研磨膏从Ra1~Ra0.2大于3cm2/min；竹片抛光从Ra0.3~Ra0.05大于2cm2/min；木片精抛从Ra0.05~Ra0.012大于2cm2/min。
3）抛光精度抛光精度不仅与操作者的熟练程度有关，还与工件原始表面粗糙度有关，所以对尺寸要求较高的工件，原始表面应有较低的粗糙度。
4）抛光方式模具研磨抛光一般经过粗研、细研、精研三个阶段。
粗抛：采用固定式磨料或180号左右的磨料进行；细抛：采用游离式磨料，粒度在W40左右；精抛：采用W5-W3.5粒度的磨料进行干抛，不加工作液。
