大功率超聲加工基礎(chǔ)工藝試驗(yàn)研究.pdf

1、工程陶瓷材料具有優(yōu)良的物理、化學(xué)特性，如耐高溫、耐腐蝕、硬度高等。超聲加工受工件的電、化學(xué)特性的影響較小，是加工這一類硬脆材料的好方法。目前國內(nèi)超聲加工的功率通常幾十瓦到幾百瓦，超聲加工中材料去除率較低，一般為1～5mm3/min。對于比較大的零件采用超聲加工就顯得加工效率太低。近年來大功率壓電陶瓷超聲換能器的進(jìn)展給大功率超聲加工鋪平了道路。
　　首先利用非線性有限元程序ANSYS/LS-DYNA對超聲波加工過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

2、以碳化硼磨粒與玻璃板為研究對象，分別對單顆球形、楔形、錐形磨粒和多顆磨粒組合沖擊玻璃面板過程進(jìn)行模擬。從一定程度上直觀地驗(yàn)證已有的關(guān)于超聲加工機(jī)理的理論分析，而且能夠更有方向性地指導(dǎo)具體的實(shí)驗(yàn)研究。
　　接下來本文針對大功率情形下超聲加工做了一系列工藝試驗(yàn)并進(jìn)行分析研究，主要完成了以下工作:
　　(1)選擇磨料粒度A、磨料濃度B、作用力C這三個(gè)因素對超聲加工進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，得到各個(gè)因素下的加工效率（材料去除率）變化曲線;<

3、br>　　(2)選取磨料粒度A、磨料濃度B、作用力C這三個(gè)因素，而每個(gè)因素分為五個(gè)水平，完成了功率1檔和功率2檔兩組超聲加工試驗(yàn)，試驗(yàn)為三因素五水平正交試驗(yàn)，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析;
　　(3)選取磨料粒度A、磨料濃度B、作用力C這三個(gè)因素，而每個(gè)因素分為五個(gè)水平，完成了一組超聲加工試驗(yàn)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并與之前所做試驗(yàn)進(jìn)行了對比;
　　(4)對前面所做的超聲套料加工及圓柱形工具頭超聲加工的工件表面質(zhì)量做一些分析，主要

4、是兩個(gè)方面，一是裂紋和碎裂，另一方面是表面粗糙度。
　　這一系列的試驗(yàn)和分析主要得出以下結(jié)論:
　　(1)大功率超聲加工的材料去除率確實(shí)要比一般的小功率超聲加工要高得多。在本次實(shí)驗(yàn)中，最大的材料去除率超過600mm3/min。
　　(2)超聲套料加工的材料去除率確實(shí)要比一般的小功率超聲加工要高得多。在一些特殊形狀的硬脆材料的零件需要超聲加工時(shí)，可以合理設(shè)計(jì)工具頭的形狀，從而得到比較高的生產(chǎn)效率;
　　(3)大功率