【正文】 襄 樊 學(xué) 院 理 工 學(xué) 院畢業(yè)論文 題 目超聲波加工技術(shù)研究專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化（機制方向）班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 襄樊學(xué)院理工學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）報告紙超聲波加工技術(shù)研究摘要：超聲波加工技術(shù)因為其特有的加工特性被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其在機械加工中，比如研磨、深小孔加工探傷，清洗等。而在再紡織、化工、食品方面也應(yīng)用頗多，一些普通加工難以完成的工作通過超聲波加工可以輕而易舉地完成。本論文就超聲波加工技術(shù)的原理、發(fā)展及在以上方面的應(yīng)用做出初步的研究和探索。首先，對超聲波加工的原理和產(chǎn)生機理做出了解，超聲波加工是利用振動頻率超過16000Hz的工具頭，通過懸浮液磨料對工件進行成型加工的一種方法。其次，對超聲波加工技術(shù)再機械加工中的應(yīng)用做出研究，通過實例分別探討其在研磨、洗削加工、深小孔加工中的應(yīng)用，并與常規(guī)加工手段進行對比。再者對超聲波加工在清洗與探傷中的 應(yīng)用做出基本的應(yīng)用探究。關(guān)鍵詞：超聲波加工，機械加工，其他應(yīng)用 Application Research of Machining Technology Based on UltrasonicAbstract Ultrasonic machining technology because its peculiar processing characteristics are widely used 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 the 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 to 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 pared with the conventional processing methods.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 錄第一章 緒論 1 1 超聲波的產(chǎn)生 1 1 超聲波加工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 4 5 超聲振動加工 5 超聲復(fù)合加工 6 8 第二章 超聲波精密研磨 9 9 超聲波研磨的裝置 11 第三章 超聲波深小孔加工 13 13 16 17 超聲波加工深小孔的實際應(yīng)用—對玻璃小孔的鉆削加工 18 18 18 18 18 19 第四章 超聲波銑削加工 20 超聲波銑削加工的原理與特點 20 超聲銑削機床 21 21 24 第五章 超聲波的其他應(yīng)用 25 25 超聲波探傷的概念 25 超聲波探傷的原理 25 26 超聲波技術(shù)在探傷應(yīng)用中的優(yōu)缺點 29 30 30 30 31 31 32 32 第六章 總結(jié) 33 致 謝 34 參考文獻 35 第一章 緒論超聲波加工包括超聲振動加工和超聲復(fù)合加工兩種方法這兩種超聲波加工方式在一些常規(guī)加工方式無法解決完成的時候它們能很容易的進行加工。這種精度高、效果明顯、效率高的特種加工方式廣泛應(yīng)用于機械加工、紡織、食品加工等方面。 科學(xué)家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為20～20000Hz。當(dāng)聲波的振動頻率大于20KHz或小于20Hz時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。 超聲波的產(chǎn)生聲波是物體機械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置附近進行的往返運動形式。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。 超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的；其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動模式，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲波頻率高，波長短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超聲成象所用的頻率范圍在 2～5兆Hz之間，常用為3～（每秒振動1次為1Hz，1兆Hz=10^6Hz,即每秒振動100萬次，可聞波的頻率在16～20,000HZ 之間）。超聲波是聲波大家族中的一員。超聲波的兩個主要參數(shù)：頻率：F≥20KHz（在實際應(yīng)用中因為效果相似，通常把F≥15K的聲波也稱為超聲波）；功率密度：p=發(fā)射功率(W)/發(fā)射面積(cm2)，通常p≥， 在液體中傳播的超聲波能對物體表面的污物進行清洗，其原理可用“空化”現(xiàn)象來解釋：超聲波振動在液體中傳播的音波壓強達到一個大氣壓時，這時超聲波的音波壓強峰值就可達到真空或負壓，但實際上無負壓存在，因此在液體中產(chǎn)生一個很大的壓力，將液體分子拉裂成空洞—空化核。此空洞非常接近真空，它在超聲波壓強反向達到最大時破裂，由于破裂而產(chǎn)生的強烈沖擊將物體表面的污垢撞擊下來。這種由無數(shù)細小的空化氣泡破裂而產(chǎn)生的沖擊波現(xiàn)象稱為“空化”現(xiàn)象。太小的聲波無法產(chǎn)生空化效應(yīng)。超聲波的特點：(一)超聲波在傳播時，方向性強，能量易于集中；(二)超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠的距離；(三)超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息（診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效應(yīng)）。超聲波是一種波動形式，它可以作為探測與負載信息的載體或媒介（如B超等用作診斷）；超聲波同時又是一種能量形式，當(dāng)其強度超過一定值時，它就可以通過與傳播超聲波的媒質(zhì)的相互作用，去影響，改變以致破壞后者的狀態(tài)，性質(zhì)及結(jié)構(gòu)（用作治療）。 超聲波加工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢　 超聲波加工技術(shù)的研究最早可追溯到1927年美國物理學(xué)家R．w．Wood和A1fred Loomis的奠基性工作，他們利用強烈的超聲振動在玻璃板進行雕刻和快速鉆孔，但當(dāng)時并未應(yīng)用在工業(yè)上。在1939～1945年期間，這項技術(shù)僅局限于使用金剛石粉末作為切割介質(zhì)鉆削和切割石英晶體、半導(dǎo)體和寶石，后來才用于切割金屬及硬質(zhì)合金。，自此，超聲波加工才引起了人們極大的關(guān)注，并在工業(yè)中有了較大范圍的應(yīng)用。超聲波加工曾被稱為超聲波鉆削、超聲波切削、超聲波尺寸加工、超聲波磨削以及懸浮液鉆削等，但是從50年代早期以來最普遍的稱法還是超聲波加工或超聲波沖擊磨削。早期研究發(fā)現(xiàn)使用超聲波加工方法，所有的脆性材料，如玻璃、陶瓷、硬質(zhì)合金、寶石，甚至金剛石都能被加工。從1953年到1955年，根據(jù)鉆削和銑削加工機床，幾個國家研制出單個超聲波加工工具原型。到60年代，可以看到各種類型和尺寸的加工工具，一些機型開始進入有規(guī)律的生產(chǎn)，此階段超聲波加工的快速進展。二十世紀(jì)50年代中期，日本、蘇聯(lián)將超聲加工與電加工(如電火花加工和電解加工等)、切削加工結(jié)合起來，開辟了復(fù)合加工的領(lǐng)域。這種復(fù)合加工的方法能改善電加工或金屬切削加工的條件，提高加工效率和質(zhì)量。60年代初，美國開始了超聲加工的研究工作。由于當(dāng)時超聲加工技術(shù)還很不成熟，包括聲振系統(tǒng)、換能器的設(shè)計制造和質(zhì)量都較差，美國的研究工作曾經(jīng)停頓了10年。70年代中期，美國在超聲鉆中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面，己處于生產(chǎn)應(yīng)用階段：超聲車削、鉆孔、鏜孔已處于試驗性生產(chǎn)設(shè)備原型階段；通用超聲振動切削系統(tǒng)已供工業(yè)應(yīng)用，目前已形成部分標(biāo)準(zhǔn)。自80年代以后，新的合成材料和陶瓷材料進展很快，促進了超聲波加工技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)電火花力HI(EDM)出現(xiàn)后，它代替了超聲波加工硬的鋼鐵，效率更高，應(yīng)用到許多場合中。80年代中期，隨著電火花線切割的成功進展，減少了超聲波加工硬質(zhì)合金的市場，超聲波加工的主要應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)榍懈畈Ａ?、石英、陶瓷和硅板等低?dǎo)電性的硬脆材料。超聲具有許多獨特的性質(zhì)和優(yōu)點，所以超聲學(xué)的發(fā)展很迅速，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，并有廣闊的應(yīng)用前景。功率超聲是超聲學(xué)的一個分支，它主要研究大功率和高強度超聲的產(chǎn)生，強超聲在媒質(zhì)中的傳播規(guī)律，強超聲和物質(zhì)的相互作用，以及各種功率超聲技術(shù)和應(yīng)用。與檢測超聲不同，功率超聲是利用超聲能量來對物質(zhì)進行處理、加工。最常用的頻率范圍是從幾千赫到幾十千赫，而功率由幾瓦到幾十千瓦。超聲處理技術(shù)和應(yīng)用主要有：超聲清洗，超聲加工，超聲節(jié)能，超聲塑料和金屬焊接，超聲乳化、粉碎、分散、霧化，超聲金屬成型，超聲處理種子，超聲治療和外科手術(shù)等等。近十年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲技術(shù)發(fā)展極為迅速，其應(yīng)用遍及航空、航海、國防、生物工程以及電子等領(lǐng)域，在我國國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。超聲技術(shù)己成為國際上公認的高科技領(lǐng)域，與其有關(guān)的技術(shù)產(chǎn)品涉及到振動與聲、電子、機械及材料等新技術(shù)。目前，超聲技術(shù)正在深入到許多科學(xué)領(lǐng)域和生產(chǎn)部門，并且在不斷發(fā)展，解決了很多日常生活中和生產(chǎn)技術(shù)中的難題。1922年，德國出現(xiàn)了首例超聲波治療的發(fā)明專利。1939年發(fā)表了有關(guān)超聲波治療取得臨床效果的文獻報道。40年代末期超聲治療在歐美興起，直到1949年召開的第一次國際醫(yī)學(xué)超聲波學(xué)術(shù)會議上，才有了超聲治療方面的論文交流，為超聲治療學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1956年第二屆國際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議上已有許多論文發(fā)表，超聲治療進入了實用成熟階段。 國內(nèi)在超聲治療領(lǐng)域起步稍晚，于20世紀(jì)50年代初才只有少數(shù)醫(yī)院開展超聲治療工作，從1950年首先在北京開始用800KHz頻率的超聲治療機治療多種疾病，至50年代開始逐步推廣，并有了國產(chǎn)儀器。公開的文獻報道始見于1957年。到了70年代有了各型國產(chǎn)超聲治療儀，超聲療法普及到全國各大型醫(yī)院。超聲加工是利用超聲振動的工具在有磨料的液體介質(zhì)或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕來去除材料, 或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振