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超声加工医学知识培训第一节超声加工的基本原理和特点一、超声加工的基本原理⒈超声波⒉超声加工⒊波在杆中传播⒋空化作用⒌特点超声加工医学知识培训2第一节超声加工的基本原理和特点一、超声加工的基本原理⒈超声波：频率超过16KHz的振

动波。⒉超声加工：是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。⑴磨料的冲击作用：10g⑵磨料的抛磨作用：扰动⑶空化作用：高压爆炸超声加工医学知识培训3第一节超声加工的基本原理和特点⒊波在杆中传播xMa0cxtfcftA

tAa====2sinsin0()−=−=−=−=−=xTtAxTtAfxtTAcxtTAttfAam2sin22sin12

sin12sin2sin1()+=+=+=+=+=xTtAxTtAfxtTAcxtTAttfAam2sin22sin12sin12sin2sin2超声加工医学知识培训4第一节超声加工的基本原理和特点()xAa

x2cos2=TtxAxTtAxTtAaaammm2sin2cos22sin2sin21=++−=+=超声加工医学知识培训5第一节超声加工的基本原理和特点最大振幅最大振幅（共

振）为半个波长的整数倍。最小振幅最小振幅为四分之一波长的奇数倍。()()nkkxkxxAax,,2,1,02212cos2=====()()()nkkxkxxax,,2,1,04122202cos0=+=+===()xAax2cos2=振幅超声加工医学知识

培训6第一节超声加工的基本原理和特点⒋空化作用：疏区、密区、交替、冲击。⒌特点⑴非导电硬脆材料⑵切削力小，只有磨粒对局部表面的垂直撞击。⑶精度0.02㎜，Ra1～0.1μm无烧伤，无金相改变超声加工医学知识培训7第二节超声波加工设备及其组成部件①超声发生器②声学部件③机床④磨料供给系统超声加工

医学知识培训8第二节超声波加工设备及其组成部件一、超声发生器f＞16KHz超声加工医学知识培训9第二节超声波加工设备及其组成部件二、声学部件换能器、振幅扩大棒、工具。压电磁致超声加工医学知识培训10第二节超声波加工设备及其组成部件⒈压电⑴压电效应：机械压缩或拉伸引起介质产生一定电荷，形

成一定的电势。（机械变形引起电）⑵逆压电效应：电引起机械变形交变电压（正弦波电压）超声加工医学知识培训11第二节超声波加工设备及其组成部件⒉磁致铁、钴、镍磁场作用产生变形交变的磁场（交变电流）（正弦波电压）长度为半波长的整数倍。超声加工医学知识

培训12第二节超声波加工设备及其组成部件超声加工医学知识培训13第二节超声波加工设备及其组成部件超声加工医学知识培训14第二节超声波加工设备及其组成部件⒊振幅扩大棒（变幅杆）1221211222222222122121AASSSSAA

cWSAcWSAWSAcAcJJSW======则一定一定一定0.005～0.01㎜→0.01～0.1㎜（扩大）圆锥型：5～10倍阶梯型：20倍以上指数型：10～20倍长度为半波长的整数倍。超声加工医学知识培训15第二节超声波

加工设备及其组成部件tAatAvtASfcLfcsincossin2122−======注意共振，半波长的整数倍固定：在波节点，四分之一波长的奇数倍。超声加工医学知识培训16第二节超声波加工设备及其组成部件三、机床超声

加工医学知识培训17第二节超声波加工设备及其组成部件四、磨料工作液及其循环系统超声加工医学知识培训18第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素一、速度二、加工精度三、表面质量及其影响因素超声加工医学知识培训19第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因

素一、速度单位时间内去除材料的多少，单位为g/min或mm3/min。玻璃的最大加工速度达2000～4000mm3/min。影响主要因素：工具振动频率、振幅、工具和工件间的静压力、磨料的种类和粒度、磨料悬浮液的浓度、供给和循环方式、工具与工件材

料、加工面积、加工深度等。⒈工具端面振幅、频率⒉进给压力⒊磨料种类和粒度⒋磨料悬浮液浓度⒌被加工材料超声加工医学知识培训20第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒈工具端面振幅、频率振幅大、频率高：加工速度快考虑使用寿命和损耗

使用寿命：过大的振幅和过高的频率会使工具和变幅杆承受很大的内应力，超过疲劳强度降低使用寿命损耗：联结处的损耗增大一般：振幅0.01～0.1㎜，频率16000～25000Hz，共振频率。超声加工医学知识培训21第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒉进给压力合适压力，加工速度最快过

小：间隙大，减弱撞击力和打击深度，加工速度低。过大：间隙小，磨料和工作液更新困难，加工速度低。超声加工医学知识培训22第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素考虑加工面积，加工面积小时，单位面积最佳静压力可较大加工玻璃，圆形实心工具加工面积5～13

mm2范围内，最佳静压力约为400KPa。加工面积20mm2以上，最佳静压力约为200～300KPa之间。超声加工医学知识培训23第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒊磨料种类和粒度磨料硬度愈高，加工速度愈快，要

考虑成本。根据加工材料选择磨料加工金刚石和宝石等超硬材料：金刚石磨料加工硬质合金、淬火钢等高硬脆材料：碳化硼（硬度较高）加工硬度不太高的脆硬材料：碳化硅加工玻璃、石英、半导体等材料：刚玉之类氧化铝（Al2O3）磨料粒度愈粗，加工速度愈快，但精度和表面粗糙度变差。超声加工医学知识培训24

第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒋磨料悬浮液浓度浓度低，磨粒少，加工面积大和深度大时，加工区局部可能无磨料，加工速度低。随磨料浓度的增加，加工速度增加。浓度过高，磨料在加工区的循环运动和撞击运动受影响，加工速度降低。通常采用的浓度为磨料对水的质量比约0.5～1左右。超声加工

医学知识培训25第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒌被加工材料被加工材料愈脆，承受冲击载荷的能力愈低，愈易被去除加工。韧性较好的材料，则不易加工。如玻璃的可加工性（生产率）为100%，则锗、硅半导体单晶为200%～250%，石英为50%，硬质合金为2%～3%，淬火

钢为1%，不淬火钢小于1%。超声加工医学知识培训26第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素二、加工精度机床、夹具精度影响外，磨料粒度、工具精度及其磨损情况、工具横向振动大小、加工深度、被加工材料性质等

有关。一般加工孔的尺寸精度达±0.02～0.05mm。⒈磨料粒度⑴孔的加工范围一般超声加工的孔径范围约为0.1～90㎜，深度可达直径10～20倍以上。超声加工医学知识培训27第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⑵加工

孔的尺寸精度加工出孔的尺寸比工具尺寸大。最小直径Dmin约等于工具直径Dt加所用磨料磨粒平均直径ds的两倍。Dmin=Dt+2ds采用240#～280#磨粒时，一般可达±0.05㎜，采用W28～W7磨粒时，可达±0.02㎜或更高。加工圆孔：形

状误差主要有椭圆度和锥度。超声加工医学知识培训29第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素表2磨料粒度及其基本磨粒尺寸范围磨料粒度120#150#180#240#280#W40W28W20W14W10W7基本磨粒尺寸范围/μm125～100100～8080～

6363～5050～4040～2828～2020～1414～1010～77～5超声加工医学知识培训30第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素⒉工具精度及磨损形状误差主要有圆度和锥度误差圆度误差

与工具沿圆周磨损不均匀有关。锥度误差与工具磨损量有关。⒊工具横向振动圆度误差与工具横向振动大小有关。⒋加工深度⒌被加工材料性质超声加工医学知识培训31第三节超声波加工速度、精度、表面质量及其影响因素三、表面质量及其影响因素⒈

磨粒大小⒉被加工材料性质⒊振幅⒋成分无烧伤和变质层，Ra1～0.1μm，取决于每粒磨粒每次撞击工件表面后留下的凹痕大小。磨粒尺寸小、工件材料硬度大，超声振幅小时，加工表面粗糙度得到改善，但生产率降低。超声加工

医学知识培训32第四节超声波加工的应用一、型孔、型腔加工二、切割加工三、复合加工四、超声清洗超声加工医学知识培训33第四节超声波加工的应用一、型孔、型腔加工超声加工医学知识培训34第四节超声波加工的应用二、切割加工超声加工医学知识培训35第四节超声波加工的应用超声加工医学知识培训3

6第四节超声波加工的应用三、复合加工⒈超声电解复合加工⒉超声电火花复合加工⒊超声抛光及电解超声复合加工⒋超声振动切削⒌超声振动珩磨超声加工医学知识培训37第四节超声波加工的应用⒈超声电解复合加工⒉超声电火花复

合加工超声加工医学知识培训38第四节超声波加工的应用⒊超声抛光及电解超声复合加工超声加工医学知识培训39第四节超声波加工的应用⒋超声振动切削超声加工医学知识培训40第四节超声波加工的应用⒌超声振动珩磨超声加工医学知识培训41第四节超声波

加工的应用四、超声清洗超声加工医学知识培训42第四节超声波加工的应用超声加工医学知识培训43