您现在的位置: 嘉振超声 HCSONIC >> 超声波专业术语 >> 超声研磨

超声研磨

超声研磨是一种非接触超精密研磨方法。

超声波振动子的端面和工件表面保持一固定的间隙,并在其间充以微细磨料工作液,超声波振动子以一定的频率振动,带动微细磨料冲击工件表面,从而对工件表面进行研磨。  当工作台作平面运动或曲面运动,即可对整个工件表面进行加工。

超声研磨时,大量的磨料与超声振动相同的频率。脉动式的冲击被加工表面,除去或改造工件表面原有的损伤层,并在其下面构成新的损伤层’ 即表面加工层 。

研磨分类

如果工艺参数(如超声发生器的功率,磨料的硬度、粒度,磨液浓度,间隙等)选择恰当,则可使新生成的损伤层更薄、更均匀,从而获得较佳的表面质量,实现超精密加工,理想的状祝是获得接近无损伤的表面。

脆性和塑性材料超声研磨的区别

脆性材料

加工主要是依赖于表面层微裂纹扩展、生成,而使材料脆裂、脱落。

超声研磨时,在大量磨粒脉冲式冲击下,更有利于实现上述加工过程。磨粒的冲击具有随机性,但对微观表面上凸起处冲击到的机率应高于凹下处,再因磨粒量大、粒小,对表面的加工是均匀而柔和的。因而可以获得残余应力低、裂纹更微细更浅的高质量的加工表面。

塑性材料

加工则主要依赖于表面层的塑性变形。

即通过材料的挤压和撕裂将金属从表面扯下来,其残余应力为拉应力。超声研磨时,磨粒对工件表面主要起捣实的作用,类似于轻微的表面强化加工。它可以消除工件表面前工序的加工痕迹,将表面残余应力由拉应力转变为压应力,这对大多数零件的使用性能是有利的。

通常的超声波加工

其机理是工具头以一定的压力作用于加工表面,当工具头作超声振动时,工具头刚性地锤击磨料,并通过磨料的“嵌入”作用,使脆性材料表面脆裂、脱落。因而它不适宜加工塑性材料。

机械加工的研磨

以磨粒在工件表面的滚压和摩擦为主要的加工手段。由此可知,超声研磨和超声波加工及现有研磨方法有着本质的区别,是一种新的超精密研磨方法。

优势

超声研磨在各种研磨方法中,有较大的综合优势是一种很有发展前途和应用前景的超精密加工新方法,其超精密加工的理论和工艺参数控制还有待于进一步的研究。超声研磨不同于超声波加工和以机械作用为主的研磨方法。超声研磨应用范围广,可以加工各种硬脆材料,也可加工淬硬钢,可以加工平面,也可加工曲面。

应用超声研磨,勿需复杂的技术,所需设备也较简单,硬件投资少,可获得高的技术经济效益。超声研磨单位时间的切除率较高,如分为粗、精研磨,则可兼顾效率和精度两个方面。

影响因素

磨粒大小

实际加工中,细粒度磨粒较细且均匀性较好,在相同加工表面上磨粒就多并且磨粒相对间隙较小,则表面受到冲击力较均匀。颗粒愈小冲击力就较小而且柔和。

粗粒度磨粒较大,就会影响磨粒在加工间隙中自由运动而受到约束,由于磨粒均匀性较差些,进而影响磨粒冲击材料表 面,造成工件表面去除量不均匀,故粗粒度研磨比细粒度的表面质量要低。加工速度与加工质量是相成反比,所以应该选择适当的磨粒大小。

超声波声压

磨粒大小和加工间隙一定时声压太大,造成磨粒处于混沌杂乱不均匀,并且有与其他磨粒有

能量交换以及能量损失,而且影响工作液的流动,故 造成微细磨粒很难直接作用在表面上,难以形成有 效的冲击作用;声压太小,引起冲击力变小,甚至起 不到冲击作用,无法对工件形成有效的加工压力。选择一个最佳超声波声压是非常重要的。

加工间隙

工具和工件之问的加工间隙h太小时,将导致切削液不能进入或很少进入,故造成加工间隙中的有效微细磨粒较 少,使工件表面受到的冲击不均匀,引起材料的表面 质量下降,当然材料去除率也较小。当工具和工件 之间的加工间隙h太大时,直接造成能量损失,使 材料去除率变小;同时,由于空间太大,造成磨粒的 随意性最大,从而造成磨粒冲击表面任意性增加,最终造成材料表面质量也下降。

分享到: