超聲波加工又稱超聲波振動(dòng)熔接，是利用超聲波振動(dòng)工具在含有研磨材料或干研磨材料的液體中，對(duì)研磨材料沖擊、研磨、液壓沖擊和空蝕，或者在一定方向上對(duì)工具或工件進(jìn)行超聲波振動(dòng)，或利用超聲波振動(dòng)將工件組合起來的加工方法。
在硬脆材料清除領(lǐng)域，利用刀具的力量清除材料，刀具磨損嚴(yán)重，電加工性能受到工件材料導(dǎo)電性的限制。激光加工過程中產(chǎn)生的大量熱量容易導(dǎo)致工件表面產(chǎn)生裂紋和氧化。超聲波加工是非接觸式加工，其加工性能不依賴于材料的導(dǎo)電性，加工過程中產(chǎn)生的切削熱量小，是玻璃、工程陶瓷、硅晶體、石英晶體等硬脆材料最有效的加工方法。
超聲波加工工藝的應(yīng)用：一般耐火材料有高溫合金、鈦合金、高強(qiáng)鋼、復(fù)合材料、陶瓷材料等，這些材料具有硬度高、強(qiáng)度高、不易磨損、不易氧化、耐熱、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械制造、防衛(wèi)、航空工業(yè)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。
一、陶瓷。
陶瓷材料是典型的難加工材料，磨削一直是唯一的加工方法。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)噲D用超聲波、電火花加工、離子束、激光和復(fù)合加工方法加工陶瓷，取得了一些研究成果。超聲波加工對(duì)陶瓷材料具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。將超聲波旋轉(zhuǎn)加工應(yīng)用于陶瓷的加工，確定了工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響，促進(jìn)了超聲波旋轉(zhuǎn)加工工藝在氧化鋯陶瓷加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
二、碳纖維。
碳纖維是由碳組成的特殊纖維，具有密度低、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于防衛(wèi)、軍工、民間等。工業(yè)上使用往復(fù)式無磨電鋸切割碳纖維材料，但加工效率低，電鋸壽命短。通過對(duì)超聲金剛石線鋸復(fù)合加工碳纖維材料工件的對(duì)比試驗(yàn)，得出在超聲輔助加工過程中，鋸切力較小，表面粗糙度值較低，工件加工路徑直線度和表面加工質(zhì)量較好。
三、金剛石。
多晶鉆石(PCD)是一種新材料。它具類似天然鉆石的性質(zhì)，應(yīng)用前景十分廣闊。但PCD具有較高的硬度和耐磨性，傳統(tǒng)的加工方法很難有效地加工。利用電火花超聲波復(fù)合加工技術(shù)對(duì)聚晶鉆石進(jìn)行了加工實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明，該方法是非常有效的，特別適用于金剛石等硬脆材料的磨削和拋光。
四、其他應(yīng)用程序。
對(duì)氧化鋁陶瓷和氧化鋯進(jìn)行超聲波沖擊處理后，工件表面產(chǎn)生較高的殘留壓力，提高了陶瓷的耐裂性能。超聲波刀是利用高強(qiáng)度聚焦超聲波原理進(jìn)行骨外科手術(shù)的醫(yī)療器械。骨組織切割效果好，手術(shù)精度高，對(duì)神經(jīng)、血管等軟組織保護(hù)好，術(shù)中出血少，視野清晰。
超聲波加工工藝的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：
(1)光潔度好，精度高。
超聲波加工材料依靠瞬時(shí)局部沖擊磨料，宏觀切削力小，相應(yīng)的切削熱也小，不會(huì)發(fā)生表面燒傷或變形，從而達(dá)到更好的加工和加工精度。
(2)適用于硬脆性材料的加工。
極限切削力是保證硬脆材料超聲波磨削和鉆削技術(shù)的首要條件。與普通加工相比，超聲波加工的方式和原理大大降低了工件表面的切削力、切削熱和工具負(fù)荷，顯著提高了難加工材料的加工效率。為玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石、碳化硅等堅(jiān)硬的脆性材料的加工提供了高效量的處理方法。
(3)微孔易于加工和拋光。
一般來說，常用的加工方法不容易去除小孔，刀具的切削精度低，但超聲波加工效率高，頻率超過每秒20000次，一次只去除少量材料，有效降低了刀具的切削力，保證了加工效率，提高了表面加工質(zhì)量。
(4)無需改變機(jī)床結(jié)構(gòu)。
隨著超聲波加工技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲波系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)小型化和模塊化設(shè)計(jì)，適用于不同類型的加工機(jī)床，門檻低，可以快速部署。
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