超声振动加工机床技术 重要文献

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。

超声振动加工在科研和企业生产中的应用【摘要】超声振动加工是一种新兴的加工技术，在科研和企业生产中应用广泛。

本文从金属加工、陶瓷加工、生物材料加工、微纳加工以及复杂形状加工等方面探讨了超声振动加工的应用。

通过超声振动加工，可以提高加工效率、减少能耗和加工成本，同时还能够改善产品表面质量和加工精度。

超声振动加工技术具有巨大的市场潜力，未来发展趋势非常乐观。

提高生产效率和产品质量的重要性不言而喻。

超声振动加工技术将会在未来带来更多的创新和发展，对提升企业竞争力和市场地位具有积极的促进作用。

超声振动加工技术在市场前景方面也具有很大的发展空间。

【关键词】超声振动加工、科研、企业生产、金属加工、陶瓷加工、生物材料加工、微纳加工、复杂形状加工、发展趋势、生产效率、产品质量、市场前景1. 引言1.1 超声振动加工在科研和企业生产中的应用在科研领域，超声振动加工被广泛应用于材料科学和工程领域的研究中。

通过超声波振动的作用，可以实现对不同材料的微观结构和性能进行调控和改善，从而拓展了材料的应用范围和提高了其性能指标。

超声振动加工还为科学家们带来了更多的实验手段和研究方向，推动了材料科学领域的进步和创新。

在企业生产中，超声振动加工已经成为提高生产效率和产品质量的重要工具。

通过将超声振动技术应用于金属加工、陶瓷加工、生物材料加工、微纳加工和复杂形状加工等领域，可以实现更精准、更高效、更环保的生产过程。

超声振动加工技术的市场前景也十分广阔，有望在未来发展中为企业带来更大的竞争优势和经济效益。

超声振动加工在科研和企业生产中的应用将会持续扩大和深化，成为推动产业升级和科技创新的重要引擎。

2. 正文2.1 超声振动加工在金属加工中的应用超声振动加工在金属加工中的应用是一种高效、精密的加工技术，已经在工业生产中得到广泛应用。

通过超声振动的力量，可以有效提高金属加工的速度和精度，减少加工过程中的能量消耗和磨损。

在金属切削加工中，超声振动可以降低刀具与工件之间的摩擦阻力，减少切屑的粘附，提高切削效率和表面质量。

1. 绪论1.1 论文的提出及其应用价值1.1.1 课题所属研究领域由于各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的问题。

对这些材料用传统加工方法十分困难，于是产生了特种加工技术，双面超声波加工就是其中一种。

超声波加工(USM)是利用超声波振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声波频振动进行振动加工，或利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。

几十年来，超声波加工技术的发展迅速，在超声波振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声波复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。

超声波加工非常适合于加工硬脆材料，而且不会损害工件表面，所以是加工硅工件的理想方法[1]。

超声波加工方法是近50年来逐步发展的一种新型加工方法。

在难加工材料和精密加工中，超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用范围。

超声波加工技术横跨机械学、电学、和声学三个学科，因而可把超声波加工视为交叉学科[1]。

1.1.2 课题的理论意义和应用价值如今的一些材料，如硅晶体具有强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、比重低和自润滑等优良特性，已在电子、机械、能源、航空航天等众多领域显示出相当广泛的应用前景。

然而，硅材料的加工十分困难，尤其是对于具有复杂型面的硅材料零件至今尚无有效的加工手段。

目前硅材料的加工技术已成为制造业研究的热点。

材料的加工技术中，金刚石磨削方法只能加工简单型面的零件，而对于较复杂的型面，如有锐角要求的槽形零件和非回转体表面，就无能为力了；激光束加的微观裂工（LBM）技术虽然可用于硅零件的加工，但会使加工表面产生达50m纹，很难适应航空航天重要零件的要求；此外，由于硅材料电导率低且化学稳定性好的限制，使得电火花（EDM）及电化学（ECM）加工方法不适于加工硅零件。

《基于Chebyshev-Ritz法的超声珩齿振动系统三维振动特性分析与实验研究》篇一一、引言随着科技的发展，超声珩齿技术已经成为现代机械加工领域的重要手段。

其工作原理主要是利用高频振动进行磨削和修整，而振动系统的三维振动特性直接决定了珩齿的加工效果和精度。

因此，对超声珩齿振动系统的三维振动特性进行分析与研究显得尤为重要。

本文将采用Chebyshev-Ritz法对超声珩齿振动系统进行深入研究，并通过实验验证其分析结果的准确性。

二、Chebyshev-Ritz法理论介绍Chebyshev-Ritz法是一种基于数值逼近理论的算法，主要用于求解偏微分方程的近似解。

在超声珩齿振动系统的研究中，该方法可以有效地对系统的三维振动特性进行数值分析和模拟。

其基本原理是通过将偏微分方程的解空间离散化，然后利用Chebyshev多项式对离散后的解进行逼近，从而得到近似解。

三、超声珩齿振动系统三维振动特性分析1. 模型建立：首先，根据超声珩齿振动系统的实际结构和工作原理，建立三维模型。

模型中应包括各个部件的几何尺寸、材料属性、约束条件等参数。

2. 理论分析：利用Chebyshev-Ritz法对模型进行数值分析和模拟。

通过求解偏微分方程，得到系统在不同频率和振幅下的三维振动特性。

3. 结果分析：对分析结果进行后处理，提取出系统三维振动的关键参数，如振幅、频率、相位等。

通过对比不同参数下的振动特性，可以了解系统在不同工况下的工作状态和性能。

四、实验研究1. 实验准备：根据理论分析的结果，设计实验方案。

准备实验所需的设备、材料和工具，如超声珩齿机、传感器、数据采集器等。

2. 实验过程：在实验过程中，应严格控制实验条件，如温度、湿度、压力等。

同时，要确保传感器和数据采集器的正常工作，以获取准确的实验数据。

3. 数据分析：对实验数据进行处理和分析，与理论分析的结果进行对比。

通过对比分析，可以验证Chebyshev-Ritz法在超声珩齿振动系统三维振动特性分析中的准确性和可靠性。

超声波技术在机械加工中的应用研究引言机械加工领域一直以来都是工业发展的重要组成部分。

随着科技的不断进步，各种新技术应运而生，其中超声波技术作为一种创新型的加工方法，逐渐受到了研究者们的关注。

本文将探讨超声波技术在机械加工领域中的应用以及其对加工效率和质量的影响。

超声波技术的原理超声波指的是大于人类能听到的20千赫（kHz）频率的声波。

超声波技术利用超声波在介质中传播时的物理效应，实现对物体的加工、清洗、焊接等作用。

超声波具有高频、高能、高效的特点，可用于加工和处理利用传统方法难以实现的材料和工艺。

超声波在机械加工中的应用1. 振动加工超声波振动加工是超声波技术中的一项重要应用。

通过将超声波的机械振动传导至刀具上，可以提高刀具的切削性能和加工精度。

超声波振动加工可用于薄壁零件的薄切削加工、坚硬材料的高速切削加工等。

研究表明，超声波振动加工可以显著降低加工力和磨损，提高表面质量。

2. 清洗技术超声波清洗技术是超声波技术的另一项常见应用。

超声波在液体中产生的高频振动可以有效地使污垢与物体表面分离，从而实现高效的清洗效果。

在机械加工中，超声波清洗技术可用于清洗零件表面的油污、金属屑等杂质，使加工过程更为干净、快捷。

3. 精密焊接超声波焊接是超声波技术在机械加工中的另一项应用领域。

通过超声波的高频振动和热作用，可以将材料接触表面的分子间距离减小，使其发生塑性变形，从而实现焊接目的。

超声波焊接主要应用于精密仪器、电子元器件等领域，能够实现高强度、高效率的焊接效果。

超声波技术对机械加工的影响1. 提高加工效率超声波技术在机械加工中的应用可以提高加工效率。

例如，在超声波振动加工中，由于超声波的振动作用，切削力可以减小，切削速度可以增加，从而有效提高了加工效率。

此外，超声波清洗技术的应用也可以实现零件表面的快速清洗，减少了加工中的停留时间，进一步提高了加工效率。

2. 提高加工质量超声波技术的应用还可以提高加工质量。

摘要：超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀来去除材料, 或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行加工, 或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。

本论文介绍了超声加工的工作原理和技术发展历程，分析了各组成单元的功用和技术难题，对超声发生器和变幅杆进行了相对研究，并分析了时下主要的旋转超声加工的关键技术。

关键字：超声频振动，超声发生器，变幅杆，旋转超声。

第1章．前言超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料, 或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工, 或利用超声振动使工件相互结合的加工方法[1]。

几十年来, 超声加工技术的发展迅速, 在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究和应用, 尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题,取得了良好的效果。

第2章．超声加工技术的发展历程超声加工起源于20 世纪50 年代初。

最早研究超声加工技术的国家是日本。

70 年代中期，日本对振动切削与超声磨削方面的研究已相当深入且已应用于生产。

20世纪50年代末60年代初，原苏联对超声加工研究也发表过很有价值的论文。

其在超声车削、磨削、光整加工、复合加工等方面均有生产应用，并取得了良好的经济效益。

1973 年，前苏联召开了一次全国性的讨论会，充分肯定了超声加工的经济效果和实用价值，对这项新技术在全国的推广应用起到了积极的作用。

美国于20 世纪60 年代初开始对超声加工进行研究。

由于当时超声加工技术还不是很成熟，包括声振系统、换能器、发生器的设计制造和质量都较差，因此停止了其研究工作。

在20 世纪70 年代中期，其超声钻中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面，已处于生产应用阶段；超声车削、钻孔、镗孔已处于试验性生产设备原形阶段；通用超声振动切削系统已供工业应用，目前已形成部分标准。

超声波加工机床及其发展U ltrason ic M ach in ing Too l and Its D evelopm en t天津大学陶瓷与加工技术实验室(300072)　程学艳　郭文娟　林彬　于思远【摘要】介绍了旋转超声波加工的基本原理以及超声波机床的基本组成,包括超声波电源、换能器、变幅杆以及工具,阐述了超声波机床的发展,并介绍了日本现行生产的超声波机床。

关键词　超声波加工　超声波电源　振荡系统Keywords　u ltrason ic m ach in ing,u ltrason ic pow er supp ly,o scillati on system中图分类号:TH661 文献标识码:A 各种硬脆材料和硬脆复合材料很难用传统刀具进行加工,因而往往采用非传统的工艺方法进行加工,这些非传统工艺方法多数直接使用各种能量,如超声波加工和激光加工等。

超声波加工始于1927年,已有七十多年的发展历史,适合于加工各种硬脆材料,如玻璃、陶瓷、石英、金刚石、硅等。

1　超声波加工的基本原理及特点 图1所示是超声波加工原理图,在工件和工具间加入磨料悬浮液,由超声波发生器产生超声振荡波,经换能器转换成超声机械振动,使悬浮液中的磨粒不断地撞击加工表面,把硬而脆的被加工材料局部破坏而撞击下来。

在工件表面瞬间正负交替的正压冲击波和负压空化作用下强化了加工过程。

因此,超声波加工实质上是磨料的机械冲击与超声波冲击及空化作用的综合结果。

图1　超声波加工原理在传统超声波加工的基础上发展了旋转超声波加工,即工具在不断振动的同时还以一定的速度旋转,这将迫使工具中的磨粒不断地冲击和划擦工件表面,把工件材料粉碎成很小的微粒去除,以提高加工效率。

超声波加工精度高,速度快,加工材料适应范围(接上页)　系统控制车床主轴(Y向)和车床纵向(Z 向)作联动运行,可以铣削加工轴类零件端面上各类(不同规格尺寸)曲面形状,还可数控铣削加工凸轮型面。

超声波加工机床在精密机械加工中的应用研究超声波加工机床是一种利用高频振动将声波能量转化为机械能的专用设备。

它在精密机械加工领域具有广泛的应用，可以用于加工各种材料，如金属、陶瓷、塑料等。

本文将对超声波加工机床在精密机械加工中的应用进行深入研究，并探讨其优势和发展前景。

一、超声波加工机床的基本原理超声波加工机床利用高频振动的原理进行加工，其基本原理可以概括为以下几点：1.1 超声波传导：超声波在材料中的传导速度较高，使得能量传递到工件表面时能够迅速产生切削效果。

1.2 液体介质：超声波加工通常是在液体介质中进行的，液体可有效传导声波，减少工件表面的摩擦和磨损。

1.3 脉冲能量：超声波加工机床通常以脉冲形式输出能量，利用脉冲能量的瞬时冲击力来实现加工效果。

二、超声波加工机床在精密机械加工中的应用领域2.1 集成电路加工：超声波加工机床可以用于集成电路的微细加工，例如微孔加工、蚀刻、刻蚀等。

2.2 珠宝首饰加工：超声波加工机床在珠宝首饰加工中具有较大的优势，可以用于切割、打磨、雕刻等工艺。

2.3 高硬度材料加工：超声波加工机床可以用于高硬度材料的切削和表面处理，如金刚石、硬质合金等。

2.4 医疗器械加工：超声波加工机床可以用于医疗器械的加工和组装，保证产品的精度和质量。

三、超声波加工机床的优势超声波加工机床相比传统机床在精密机械加工中具有以下几个优势：3.1 高精度：超声波加工机床可以实现精细加工和高精度加工，提高产品质量和精度。

3.2 低热影响区：超声波加工机床所产生的热影响区较小，不会对工件产生过多的热变形和残余应力。

3.3 切削力小：超声波加工机床采用脉冲形式输出能量，切削力小，不易造成刀具磨损和工件表面损伤。

3.4 特殊材料加工：超声波加工机床可以用于加工各种特殊材料，如玻璃、陶瓷等，具有广泛的适应性。

四、超声波加工机床的发展前景超声波加工机床作为一种高效、高精度的加工设备，在精密机械加工领域有着广阔的应用前景。

超声振动深孔研磨技术研究摘要：超声振动深孔研磨是超声振动加工技术在深孔研磨中的应用，能有效的解决普通研磨过程中加工效率低﹑材料去除率低等问题，具有普通研磨不可比拟的工艺效果。

因此，研究超声振动深孔研磨技术对深孔精加工和超精加工具有重要意义。

通过理论分析和研究，建立超声振动深孔研磨磨粒运动模型并对超声振动研磨机理进行研究。

对单颗磨粒附加轴向超声振动的材料去除率理论进行了分析并建立了相应的材料去除率理论模型和振动系统各传递环节的数学模型，为振动系统的振动特性分析和结构设计提供了理论依据。

研究分析了变幅杆几何尺寸，锥形心轴，以及研磨套对振动系统的影响。

在分析超声振动深孔研磨机理的基础上，设计并制造了一套超声振动深孔研磨装置。

对制造完成的超声振动深孔研磨装置进行试振和调试，获得了良好的振动效果。

试验结果表明整个超声振动深孔研磨装置可以进行超声振动研磨。

关键词：超声振动研磨；深孔研磨；研磨机理Research on Ultrasonic Vibration Deep-hole Lapping technologyAbstract: The ultrasonic vibration deep-hole lapping is a kind of application of the ultrasonic vibration cutting technology in deep-hole lapping, which can effectively solve the problem of low machining efficiency, low material removal rate in the general lapping process, it is superior to the general lapping in craft. Therefore, the ultrasonic vibration deep-hole lapping technology has an important sense for the deep-hole finish machining and the super finish.Through theoretical analysis and research, the establishment of deep abrasive ultrasonic vibration and ultrasonic vibration grinding motion model to study the mechanism. Single grain of additional axial ultrasonic vibration theory of material removal rate were analyzed and the corresponding theoretical model of material removal rate. Transmit link's mathematical model respectively about the every parts of the vibrating system was established, it provides the theoretical basis with the vibrating system's vibratory characteristic analysis and the structural design.Analysis of the horn geometry, conical mandrel, and the ground cover’ effect on the vibration system.Based on the analysis of the ultrasonic vibration deep-hole lapping, lots of theoretical analysis. In addition, a ultrasonic vibration deep-hole lapping in stallment was designed and manufactured.Completed the manufacture of ultrasonic vibration deep hole grinding device, the sound vibration of the vibration test and debug the system, vibration get a good result. The final test indicated that the ultrasonic vibration lapping can works well.Keywords:ultrasonic vibration lapping；deep-hole lapping；lapping mechanism目录1绪论 (1)1.1 研究超声振动深孔研磨技术的目的和意义 (1)1.2 超声振动研磨加工技术的国内外研究现状 (1)1.2.1 超声振动加工技术 (1)1.2.2 超声振动研磨加工技术 (4)1.3 设计内容及基本要求 (7)1.4 设计思路 (7)2 超声振动深孔研磨机理研究 (9)2.1 普通研磨与超声振动研磨 (9)2.2 超声振动深孔研磨的机理分析 (12)2.2.1 单颗磨粒运动模型 (12)2.2.2 单颗磨粒切削运动分析 (13)2.2.3 单颗磨粒切削用量分析 (16)2.2.4 单颗磨粒材料去除率理论分析 (18)2.3 小结 (19)3 超声振动深孔研磨装置的设计与研制 (21)3.1 超声振动深孔研磨装置的设计原则 (21)3.2 超声振动深孔研磨装置声振系统的设计 (21)3.2.1 超声波发生器和换能器的选用与匹配 (21)3.2.2 超声变幅杆的设计 (25)3.2.2.1超声变幅杆的选用 (25)3.2.2.2阶梯形变幅杆的设计 (28)3.2.2.3阶梯形变幅杆与换能器和研磨工具的连接 (31)3.2.3 研磨工具的设计 (32)3.2.3.1对研磨工具的技术要求 (32)3.2.3.2铸铁研磨工具 (32)3.2.3.3 研磨工具的设计 (33)3.3 超声振动深孔研磨装置的设计 (34)3.4 小结 (36)4 超声振动深孔研磨声振系统试验研究 (37)4.1 声振系统的振动试验 (37)4.1.1 试验目的和方法 (37)4.1.2 试验内容 (39)4.1.3 试验步骤及数据记录 (40)4.1.3.1 换能器的试验 (40)4.1.3.2 变幅杆的试验 (40)4.1.3.3 锥形心轴的试验 (42)4.1.3.4 声振系统的的试验 (44)4.2 小结 (44)5结论 (45)参考文献 (46)致谢 (48)1绪论在切削加工领域，提高工件加工精度的方法很多，其中一个非常重要的研究方向在于努力减小工件加工过程中的切削力和切削热。