【正文】 Manufacture, 2002 (12) :1105 1112.[8]季遠(yuǎn)．王君，張德遠(yuǎn)．聚晶金剛石超聲振動(dòng)研磨機(jī)理研究[J]．金剛石與磨料磨具工程．2001，125：3336[9]李伯民, 趙波. 現(xiàn)代磨削技術(shù) [ M] . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2003.[10]云慶華．無(wú)損探傷[M]．北京：勞動(dòng)出版社，1993．[11]姜鵬飛,潘祥生,張德遠(yuǎn) 超聲振動(dòng)鉆削小深孔實(shí)驗(yàn)研究. 北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 , 北京 100083[12]宋崢. ：112[13]羅躍，張明君，孔金星，殷國(guó)富. 超聲振動(dòng)車削裝置設(shè)計(jì). ，6（2）：3946[14]趙福令，馮冬菊，郭東明，方亞英．超聲變幅桿的四端網(wǎng)絡(luò)法設(shè)計(jì)．聲學(xué)學(xué)報(bào)，2002．27(6)：554～558(第四章)(EI收錄0304733698 1)[13]劉金華，超聲波清洗機(jī)設(shè)計(jì)研究，工程碩士學(xué)位論文，天津大學(xué)，2001[14]段述蒼、刑建東、余大兵、韓冬 超聲波清洗技術(shù)在清除退火表面氧化物上的應(yīng)用 2006[15]李曉東、劉傳紹 超聲波清洗技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 2009[16]超聲波探傷編寫組．超聲波探傷[M]．北京：[17]楊雪玲。這讓我學(xué)到了很東西。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然是對(duì)畢業(yè)生的一種能力測(cè)試，我認(rèn)為這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)每個(gè)畢業(yè)生來(lái)說(shuō)是非常有必要的。首先，我查閱了大量文獻(xiàn)資料，深入了解有關(guān)超聲加工的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，學(xué)習(xí)和分析了相關(guān)的數(shù)據(jù)。致 謝緊張而有序的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回首這幾個(gè)月的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，我覺得自己受益匪淺，學(xué)到了在課堂上學(xué)不到的東西。其次,、超聲波研磨對(duì)光纖連接器的加工、超聲波拋光對(duì)45鋼進(jìn)行無(wú)磨料拋光的應(yīng)用、超聲波加工技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行切削的應(yīng)用以及超聲波加工技術(shù)對(duì)部件進(jìn)行直線孔的鉆削的應(yīng)用，使我對(duì)超聲波加工技術(shù)的應(yīng)用有了初步的了解。 超聲波清洗方式超過(guò)一般的常規(guī)清洗方法，特別是工件的表面比較復(fù)雜象一些表面凹凸不平、有盲孔的機(jī)械零部件，一些特別小而對(duì)請(qǐng)潔度有較高要求的產(chǎn)品如：鐘表和精密機(jī)械的零件，電子元器件，電路板組件等，使用超聲波清洗都能達(dá)到很理想的效果。C時(shí)的空化效果最好，清洗劑則溫度越高，作用越顯著，通常實(shí)際應(yīng)用超聲波清洗時(shí)，采用40176。 功率密度：超聲波的功率密度越高，空化效果越強(qiáng)，速度越快，清洗效果越好，但對(duì)于精密的表面光潔度甚高的物件，采用長(zhǎng)時(shí)間的高功率密度清洗會(huì)對(duì)物件表面產(chǎn)生空化、腐蝕。 功率密度: 功率密度=發(fā)射功率(W)/發(fā)射面積(cm2),通?！?空化效果越強(qiáng),清洗速度越快,高密度的清洗,容易造成清洗物件表面產(chǎn)生空化腐蝕。高頻的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于減小了粘滯邊界層（泊努里效應(yīng)），使得超聲波能夠39。高頻還被用于被工件表面不允許損傷的應(yīng)用。超聲頻率: 當(dāng)工作頻率很低（在人的聽覺范圍內(nèi)）就會(huì)產(chǎn)生噪音。超波清洗機(jī)主要由超聲波清洗槽和超聲波發(fā)生器兩部分構(gòu)成。在這種被稱之為“空化”效應(yīng)的過(guò)程中，氣泡閉合可形成幾百度的高溫和超過(guò)1000個(gè)氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達(dá)到物件表面清洗凈化的目的。對(duì)于頻率較高的超聲波清洗機(jī)，空化作用就很不顯著了，這時(shí)的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對(duì)污物進(jìn)行超精密清洗。 （2）直進(jìn)流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象稱為直進(jìn)流。超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對(duì)液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。(4)一跨距點(diǎn)上出現(xiàn)反射波，只要有一側(cè)定位靠近探頭，也應(yīng)判為缺陷。③如果定位有一側(cè)靠近探頭則為一個(gè)缺陷。(5)分析整理記錄數(shù)據(jù)，評(píng)定焊縫的質(zhì)量并編寫評(píng)語(yǔ)。對(duì)于初探所發(fā)現(xiàn)的缺陷，均要在探傷敏度下定量，長(zhǎng)條形缺陷或根部缺陷要測(cè)長(zhǎng)。初探。(4)測(cè)量焊縫兩側(cè)緊靠焊縫的管壁厚度，其部位為每側(cè)4點(diǎn)，每點(diǎn)相距90。ⅱ.探傷前的輔助工作(1)打磨焊縫兩側(cè)的管面，每側(cè)打磨寬度大于一個(gè)跨距。(2)鑒定儀器的主要性能。的角度略微擺動(dòng)探頭，以便發(fā)現(xiàn)各種形狀和方位的缺陷。探測(cè)焊縫上部缺陷一般使用二次波，探測(cè)焊縫根部的缺陷，使用的是一次或三次波。如果采用縱波探傷的話，探頭難以放置，所以必須再焊縫兩側(cè)的母材上用斜角入射的方法進(jìn)行檢測(cè)。（1）管道焊縫的特點(diǎn)對(duì)于直徑不大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)的焊縫，只能在管外單面焊接。因此,大剛度、高應(yīng)力集中和含有缺陷的接管角焊縫就成了引起脆性斷裂和疲勞斷裂的起源。 超聲波探傷的原理超聲波探傷的基本原理是 ,把一個(gè)山壓電品體所產(chǎn)生的超聲波,送入一個(gè)被檢查件零件或金屬材料,它就能傳播的很遠(yuǎn) ,可達(dá)幾米甚至幾十米,一直到它碰到內(nèi)部的氣泡或裂縫,則被擋住向前的傳播道路而反射回來(lái)。 超聲波探傷的概念超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來(lái)檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波來(lái)，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來(lái)判斷缺陷位置和大小。分層厚度對(duì)成型精度的影響很大，這種分層加工方式不可避免的會(huì)使型腔輪廓出現(xiàn)階梯效應(yīng)，分層厚度越小，加工精度越高，但是會(huì)使加工效率降低。 那么，根據(jù)大連理工大學(xué)教授馮冬菊在《超聲波銑削加工材料去除率的理論模型》的研究，當(dāng)振動(dòng)頻率為f、工具轉(zhuǎn)速為n，整個(gè)工具端面下所有有效磨粒參與切削時(shí)的材料去除率為： （44）公式(44)中的二次積分比較復(fù)雜，需使用數(shù)值處理軟件進(jìn)行積分。公式(43)中沒有考慮機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件材料主要是由于工具端面擊打工作液中的磨料顆粒沖擊、劃擦工件表面而被去除的。用△t表示一個(gè)周期內(nèi)工件與工具的接觸時(shí)問(wèn)，在△t／2(點(diǎn)ab)時(shí)間內(nèi)工具端面位移從Y=Aδ變化為Y—A，則△t值可由下式近似計(jì)算： 根據(jù)大連理工大學(xué)教授馮冬菊在《超聲波銑削加工材料去除率的理論模型》的研究，超聲波銑削加工中考慮工具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后的材料去除率為： (43)其中ξb為比例常數(shù)，ξ為每個(gè)振動(dòng)循環(huán)中磨粒最大的沖擊深度。工具端面相對(duì)于平衡位置做振幅為A，頻率為廠的正弦波運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為y(t)=Asin(2πft)，工具端面的磨料顆粒在工具的推動(dòng)下做振幅一致的正弦運(yùn)動(dòng)。為了建立材料去除率模型，可以假設(shè)工件材料為理想的脆性材料，材料去除為脆性斷裂方式：所有磨料顆粒尺寸一致，在懸浮液中均勻分布，且在每一個(gè)超聲振動(dòng)循環(huán)內(nèi)所有的磨粒都參與切割，超聲波振幅、頻率、工其直徑不變，不考慮加工過(guò)程中工具的損耗。超聲波銑削加工中工具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)做超聲振動(dòng)時(shí)，情況將與傳統(tǒng)超聲振動(dòng)不同。國(guó)產(chǎn)CSJ2型超聲加工機(jī)床是其中的代表產(chǎn)品。由以上分析可以看出，超聲波銑削加工中也同時(shí)具有以下三種材料去除機(jī)理：1. 沖擊：隨著工具的旋轉(zhuǎn)，工具端面的磨料顆粒沖擊加工表面的不同地方；2. 磨蝕：工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及工具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使磨料顆粒在工件的表面刮擦出微小溝槽；3. 超聲波空化作用。同時(shí)，工具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也在工具、磨粒及工件接觸時(shí)作用較強(qiáng)，在未接觸時(shí)作用較弱。 超聲波銑削加工的原理與特點(diǎn)在超聲波銑削加工中，工具在超聲波高頻振動(dòng)的同時(shí)，還做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在CNC系統(tǒng)的控制下，每層做X、Y兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)加工結(jié)束時(shí)，這股氣流卻又使磨料往下流動(dòng)，造成工具頭與工件間的磨料減少，工具頭繼續(xù)振動(dòng)時(shí)易使工件的出口快速震破，以致工件加工出口端的邊崩范圍明顯增大?！?左右?！７秶鷥?nèi)，當(dāng)加工面積在20mm178。加工所用的NPI15008000超聲波打孔機(jī)，其超聲振幅與頻率都是恒定的，頻率為15kHz。加工金剛石和寶石等超硬材料時(shí)必須用金剛石磨料；加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等高硬脆性材料時(shí)，宜采用硬度較高的碳化硼磨料；加工硬度不高的脆硬材料時(shí)，可用碳化硅磨料。工具磨損量的大小，主要取決于工具材料、結(jié)構(gòu)和工件材料。以后振幅又逐漸減小再次出現(xiàn)波節(jié)點(diǎn)，到工具端面處再次出現(xiàn)振幅更大的波腹點(diǎn)。在螺紋聯(lián)接處應(yīng)涂以凡士林油，絕不可存在空氣間隙，因?yàn)槌暡ㄍㄟ^(guò)空氣時(shí)會(huì)很快衰減。工具的形狀和尺寸決定于工件表面的形狀和尺寸，兩者相差一個(gè)“加工間隙”(稍大于平均的磨粒直徑)。如果C=5106mm／s，頻率f=20 kHz，那么波長(zhǎng)λ=c/f=5106/20103=250mm。對(duì)于細(xì)小晶粒尺寸，強(qiáng)度遵循HallPetch強(qiáng)度關(guān)系：式中一斷裂強(qiáng)度，MPa；一常數(shù)；d一平均晶粒尺寸，μm。耐磨性是衡量聚晶金剛石刀具的一個(gè)重要指標(biāo)，它綜合反映了PCD的硬度、強(qiáng)度和斷裂韌性等指標(biāo)。因此刀具的制作和改進(jìn)需滿足以下條件：①金剛石刀具材料；②立方氮化硼刀具材料。通常，換能器和變幅桿的長(zhǎng)度按半波長(zhǎng)整數(shù)倍疊加。： 細(xì)長(zhǎng)孔超聲波加工機(jī)示意圖加工過(guò)程中，工具受到磨料的作用，產(chǎn)生縱向和橫向磨損，這將直接影響加工精度和加工速度。這個(gè)振動(dòng)是由超聲換能器產(chǎn)生的4～10um 的振幅，再經(jīng)過(guò)變幅桿振幅放大到10～100um。采用滾珠絲杠傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)，特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。比電火花加工的精度高、表面粗糙度好。超聲振動(dòng)鉆削技術(shù)的出現(xiàn)為解決小深孔鉆削問(wèn)題提供了一個(gè)很好的途徑。其中縱向振動(dòng)最易于實(shí)現(xiàn)，在振動(dòng)鉆削中占主導(dǎo)地位。超聲波換能器4 產(chǎn)生17～ 25kHz 的超聲頻縱向振動(dòng), ～ 驅(qū)動(dòng)工具振動(dòng)，迫使工作液中的磨粒以很高的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨被加工表面，把加工區(qū)的材料粉碎成很細(xì)的微粒從材料上去除。然而，由于工程陶瓷等難加工材料具有極高的硬度和脆性，其成形加工十分困難，特別是成形孔的加工尤為困難，嚴(yán)重阻礙了應(yīng)用推廣。在工藝上，小孔加工被認(rèn)為是最困難的加工之一，國(guó)內(nèi)外一直十分關(guān)注，并始終在探索中。例如，切削液很難進(jìn)入切削區(qū)，造成切削溫度高；刀刃磨損快，產(chǎn)生積屑瘤，使排屑困難，切削力增大等。富集在材料表面的氣泡在瞬間爆裂，產(chǎn)生數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)大氣壓的局部液壓沖擊波，與上述的耕犁效應(yīng)協(xié)同作用，有效去除工件表面的突出體。 超聲波研磨的裝置: 引入超聲波的機(jī)械復(fù)合研磨裝置 該裝置主要分為三大部分：研磨機(jī)系統(tǒng)、超聲振動(dòng)系統(tǒng)和夾具及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。通常的超聲波加工，其機(jī)理是工具頭以一定的壓力作用于加工表面，當(dāng)工具頭作超聲振動(dòng)時(shí)，工具頭剛性地錘擊磨料，并通過(guò)磨料的“嵌入”作用，使脆性材料表面脆裂、脫落。因而可以獲得殘余應(yīng)力低、裂紋更微細(xì)更淺的高質(zhì)量的加工表面。如果工藝參數(shù) 如超聲發(fā)生器的功率，磨料的硬度、粒度，磨液濃度，間隙等選擇恰當(dāng),則可使新生成的損傷層更薄、更均勻，從而獲得較佳的表面質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)超精密加工,理想的狀況是獲得接近無(wú)損傷的表面。彈性發(fā)射加工是可以得到很高的加工精度和低表面粗糙度的超精密加工方法。雖然磨粒的沖擊具有隨機(jī)性，但是對(duì)微觀表面上凸處沖擊到的機(jī)率應(yīng)該高于凹處，并且因?yàn)槟チＡ看?、粒小，?duì)表面的加工是均勻且柔和的。研磨的過(guò)程中, 在一定的壓力作用下, 眾多的磨粒進(jìn)行微量切削。由于其加工機(jī)理和環(huán)境因素，要實(shí)現(xiàn)更高精度的加工十分困難。因此,在機(jī)械加工中廣泛應(yīng)用超聲波,對(duì)于發(fā)展生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率均具有十分重要的意義。超聲檢測(cè)與控制技術(shù)是利用較弱的超聲波來(lái)進(jìn)行各種檢驗(yàn)和測(cè)量必要時(shí)一可進(jìn)自動(dòng)控制技術(shù),如超聲探測(cè)和超聲檢漏、超聲工業(yè)測(cè)量技術(shù)等。超聲波在和科學(xué)研究方面有著廣泛的用途,它已成為近代物理學(xué)中一個(gè)重要的研究課題,形成為聲學(xué)的一個(gè)新的分支超聲學(xué)。隨著超聲學(xué)的發(fā)展，超聲技術(shù)也不斷的被應(yīng)用于各領(lǐng)域，其中在聚合物成加工、農(nóng)產(chǎn)品加工、酒類釀造、化工、紡織品加工、機(jī)械加工等尤為突出。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始探索對(duì)環(huán)境污染少甚至沒有污染的加工方法，研究新的工作介質(zhì)是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。研究結(jié)果表明，工件越薄，排屑越有利，加工速度提高得越快。電極的超聲振動(dòng)能改善加工過(guò)程的主要原因是：1)電極表面的高頻振動(dòng)加速了工作液的循環(huán)，使間隙充分電離；2)間隙間很大的壓力變化導(dǎo)致更有效的放電，這樣就能從弧坑中去除更多融化的金屬，使熱影響層減小，熱殘余應(yīng)力降低，微裂紋減小。超聲復(fù)合加工，強(qiáng)化了原加工過(guò)程，使加工的速度明顯提高，加工質(zhì)量也得到不同程度的改善，實(shí)現(xiàn)了低耗高效的目標(biāo)。但是。美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)還第一次分析了陶瓷精密超聲加工的機(jī)理、過(guò)程動(dòng)力學(xué)以及發(fā)展趨勢(shì)，并詳細(xì)討論了超聲技術(shù)在陶瓷加工方面的應(yīng)用情況。上海交通大學(xué)也對(duì)超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)進(jìn)行了研究，闡述了超聲波橢圓振動(dòng)切削原理和刀具橢圓振動(dòng)系統(tǒng)，分析了超聲波橢圓振動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)特性，詳細(xì)介紹了超聲波橢圓振動(dòng)切削的實(shí)際切削效果。通過(guò)對(duì)超聲振動(dòng)切削的動(dòng)力學(xué)研究,得到了振動(dòng)工具的非線性振幅特性曲線