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1、襄 樊 学 院 理 工 学 院毕业论文 题 目超声波加工技术研究专 业机械设计制造及其自动化（机制方向）班 级姓 名学 号指导教师职 称 装 订 线 襄樊学院理工学院 毕业论文（设计）报告纸超声波加工技术研究摘要：超声波加工技术因为其特有的加工特性被广泛应用于各行各业，尤其在机械加工中，比如研磨、深小孔加工探伤，清洗等。而在再纺织、化工、食品方面也应用颇多，一些普通加工难以完成的工作通过超声波加工可以轻而易举地完成。本论文就超声波加工技术的原理、发展及在以上方面的应用做出初步的研究和探索。首先，对超声波加工的原理和产生机理做出了解，超声波加工是利用振动频率超过16000Hz的工具头，通过悬浮液
2、磨料对工件进行成型加工的一种方法。其次，对超声波加工技术再机械加工中的应用做出研究，通过实例分别探讨其在研磨、洗削加工、深小孔加工中的应用，并与常规加工手段进行对比。再者对超声波加工在清洗与探伤中的 应用做出基本的应用探究。关键词：超声波加工，机械加工，其他应用 Application Research of Machining Technology Based on UltrasonicAbstract Ultrasonic machining technology because its peculiar processing characteristics are widely used
3、 in all walks of life, especially in mechanical processing, such as grinding, deep hole processing scald, cleaning, etc. And again in textile, chemical, food, some quite also applies to the finished work of ordinary processing by ultrasonic machining can easily finish. This paper, the principle of t
4、he ultrasonic machining technology development and application of the above make preliminary research and exploration.First, the principle of ultrasonic machining and its mechanism, ultrasonic machining is to know to use vibrations frequency of more than 16,000 Hz, through suspension abrasive tool t
5、o head the forming of a kind of method.Secondly, of ultrasonic machining technology to the application of mechanical processing make research, through examples in this paper the grinding and wash cutprocessing, deep hole processing applications, and compared with the conventional processing methods.
6、Moreover of ultrasonic machining in cleaning and testing the application of the application to make basic study.Key words: Ultrasonic machining, mechanical processing, other applications 目 录第一章 绪论- 1 -1.1超声波的概念- 1 -1.2 超声波的产生- 1 -1.3超声波的两个参数及其特点- 1 -1.5 超声波加工技术的应用现状及发展趋势- 2 -1.6超声波加工技术的基本原理- 4 -1.6.
7、1超声波加工机床简介- 5 -1.6.2 超声振动加工- 5 -1.6.3 超声复合加工- 6 -1.7研究的目的与意义- 8 -第二章 超声波精密研磨- 9 -2.1超声研磨的原理- 9 -2.2 超声波研磨的装置- 11 -第三章 超声波深小孔加工- 13 -3.1超声波振动钻的基本原理- 13 -3.2超声波加工的刀具- 16 -3.3刀具与机体的连接- 17 -3.4 超声波加工深小孔的实际应用对玻璃小孔的钻削加工- 18 -3.4.1磨料选择- 18 -3.4.2工具的振幅与频率的选择- 18 -3.4.3加工压力的选择- 18 -3.4.4磨料悬浮液浓度的参数选择- 18 -3.4
8、.5加工效果与缺陷- 19 -第四章 超声波铣削加工- 20 -4.1 超声波铣削加工的原理与特点- 20 -4.2 超声铣削机床- 21 -4.3超声波铣削加工中材料去除率模型- 21 -4.4分层厚度对材料去除率的影响- 24 -第五章 超声波的其他应用- 25 -5.1.超声波探伤- 25 -5.1.1 超声波探伤的概念- 25 -5.1.2 超声波探伤的原理- 25 -5.1.3.超声波探伤在管道焊缝中的实例应用及分析- 26 -5.1.4 超声波技术在探伤应用中的优缺点- 29 -5.2超声波清洗- 30 -5.2.1超声波清洗的基础- 30 -5.2.2超声波清洗原理- 30 -5
9、.2.3超声波清洗机- 31 -5.2.4超声波清洗的主要技术参数- 31 -5.2.5影响超声波清洗的技术参数- 32 -5.2.6超声波清洗的优点- 32 -第六章 总结- 33 -致 谢- 34 -参考文献- 35 -第一章 绪论超声波加工包括超声振动加工和超声复合加工两种方法这两种超声波加工方式在一些常规加工方式无法解决完成的时候它们能很容易的进行加工。这种精度高、效果明显、效率高的特种加工方式广泛应用于机械加工、纺织、食品加工等方面。1.1超声波的概念 科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为2020000Hz。当声波的振动频率大于20
10、KHz或小于20Hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。1.2 超声波的产生声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动形式。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播，这便是声波。 超声波是指振动频率大于20000Hz以上的；其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动模式，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声波频率高，波
11、长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超声成象所用的频率范围在 25兆Hz之间，常用为33.5兆Hz（每秒振动1次为1Hz，1兆Hz=106Hz,即每秒振动100万次，可闻波的频率在1620,000HZ 之间）。超声波是声波大家族中的一员。1.3超声波的两个参数及其特点超声波的两个主要参数：频率：F20KHz（在实际应用中因为效果相似，通常把F15K的声波也称为超声波）；功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2)，通常p0.3w/cm2， 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时
12、，其功率密0.35w/cm2，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污垢撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。太小的声波无法产生空化效应。超声波的特点：(一)超声波在传播时，方向性强，能量易于集中；(二)超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离；(三)超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应）。超声波是一种波动形式，它可以作为探
13、测与负载信息的载体或媒介（如B超等用作诊断）；超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响，改变以致破坏后者的状态，性质及结构（用作治疗）。1.5 超声波加工技术的应用现状及发展趋势 超声波加工技术的研究最早可追溯到1927年美国物理学家RwWood和A1fred Loomis的奠基性工作，他们利用强烈的超声振动在玻璃板进行雕刻和快速钻孔，但当时并未应用在工业上。在19391945年期间，这项技术仅局限于使用金刚石粉末作为切割介质钻削和切割石英晶体、半导体和宝石，后来才用于切割金属及硬质合金。1945年美国工程师L.Balamuth获得第一
14、个超声波加工专利，自此，超声波加工才引起了人们极大的关注，并在工业中有了较大范围的应用。超声波加工曾被称为超声波钻削、超声波切削、超声波尺寸加工、超声波磨削以及悬浮液钻削等，但是从50年代早期以来最普遍的称法还是超声波加工或超声波冲击磨削。早期研究发现使用超声波加工方法，所有的脆性材料，如玻璃、陶瓷、硬质合金、宝石，甚至金刚石都能被加工。从1953年到1955年，根据钻削和铣削加工机床，几个国家研制出单个超声波加工工具原型，并于1954年由L.Balamuch研制出第一台超声波加工机床。到60年代，可以看到各种类型和尺寸的加工工具，一些机型开始进入有规律的生产，此阶段超声波加工的快速进展。二十世纪50年代中期，日本、苏联将超声加工与电加工(如电火花加工和电解加工等)、切削加工结合起来，开辟了复合加工的领域。这种复合加工的方法能改善电加工或金属切削加工的条件，提高加工效率和质量。60年代初，美国开始了超声加工的研究工作。由于当时超声加工技术还很不成熟，包括声振系统、换能器的设计制造和质量都较差，美国的研究工作曾经停顿了10年。70年代中期，美国在超声钻中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面，己处于生产应用阶段：超声车削、钻孔、镗孔已处于试验性生产设备原型阶段；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。自80年代以后，新的合成材料和陶瓷材
