8 复合加工
复合材料加工技术与应用
复合材料加工技术与应用随着科技的进步，复合材料作为一种新型材料在各个领域中得到了广泛应用。
其具有轻量、高强度、耐腐蚀、绝缘、隔热等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑、体育器材等领域中。
而复合材料的加工技术则也成为推动其应用发展的重要支撑。
一、复合材料的加工技术复合材料的加工技术包括了模压法、自动化机器人技术、热压成型、注塑成型等多种方法。
模压法是一种广泛采用的复合材料加工方法，其工艺流程包括了预制膜层、热固化树脂、纤维和增强剂四个步骤，最后通过模具将这些原材料固定在一起进行固化。
而自动化机器人技术则可以实现对复合材料的自动化生产，其中机器人伺服可以精确控制成型过程中的压力、温度、速度等因素，达到更高的成型精度。
热压成型则适用于制造复杂的薄壁部件，在高温和压力下，将树脂与纤维完全浸润，从而实现加固增强。
注塑成型适合于定量制造方法，将粘稠的高分子复合材料加热到塑态后注入模板、冷却、排出成型制品等。
二、复合材料的应用复合材料的应用领域丰富多样，特别是其在航空航天领域中的应用广泛。
复合材料具有轻量、高强度、耐腐蚀等优点，可以大幅减轻飞机自身重量，提高飞机性能，降低飞机能耗。
同时，在汽车制造领域中，复合材料的应用能够实现地球友好型设计，使经济性、环保性和性能之间的平衡更加优化。
在建筑领域中，复合材料的应用可以改善建筑结构的强度和耐久性。
三、未来复合材料加工技术的趋势未来的复合材料加工技术将主要围绕着快速成型、非接触加工、精细加工、智能化、柔性生产等方向进行发展。
快速成型技术将逐渐发展出用于复合材料无纸化打印技术、快速切割与铣削技术等，这些新技术可以大幅提高复合材料制造的效率和精度。
非接触式加工技术将更好地解决高精度薄壁零件加工难题。
智能化生产技术则将实现复合材料加工的自动化和智能化，提高生产效率，降低人工纰漏率。
柔性生产则将更好地复合材料制造工艺的灵活度和响应能力，更好地应对客户需求的变化。
综上所述，复合材料加工技术是推动复合材料应用发展的重要支撑，未来复合材料加工技术的发展方向将更加智能、高效、绿色、柔性等，对于提高复合材料在多个领域的应用水平具有重要的促进作用。
复合加工工艺技术
复合加工工艺技术复合加工工艺技术是一种将两种或两种以上不同材料通过加工、组合、结合等方式制备成具有特定性能的复合材料的加工技术。
随着科技的进步和工业的发展，复合材料在各个领域得到了广泛应用，并取得了显著的成果。
复合加工工艺技术主要包括预处理、复合、固化和后处理等流程。
首先，预处理是将原材料进行清洗、修整、涂敷等处理，以提高材料的表面质量和加工性能。
其次，复合过程是将不同的材料进行叠层、编织或包覆等处理，形成一定的结构。
这样可以充分发挥各材料的优点，弥补各自的不足，从而提高复合材料的性能。
然后，固化是通过热压、冷压、热固化等方式使复合材料的各层牢固结合，形成坚实的整体结构。
最后，后处理是对复合材料进行研磨、修整等处理，以达到一定的精度和表面质量要求。
复合加工工艺技术的优点在于可以弥补单一材料的不足，改善材料的性能。
不同材料的组合可以使复合材料具有多种特性，如高强度、高韧性、耐磨性、耐腐蚀性等。
此外，复合加工工艺技术还可以实现结构轻量化、能耗降低等效果，具有重要的经济意义和社会效益。
在航空航天、汽车、船舶等领域，复合材料的应用已经取得了显著的成果，为推动工业的发展做出了重要贡献。
然而，复合加工工艺技术也面临一些挑战和难题。
首先，由于原材料的特殊性和制造工艺的复杂性，加工成本较高，加工周期较长。
其次，材料的复合质量和性能往往受到很多因素的影响，包括温度、压力、湿度等，需要严格控制。
此外，对于大型和复杂形状的复合材料制造，还存在工艺参数难以提前确定、材料内部应力大、损伤难以发现等问题，使得工艺的稳定性和可控性受到一定的限制。
为了解决这些问题，需要进一步研究和发展复合加工工艺技术。
一方面，可以通过改进材料和加工设备，提高工艺的效率和稳定性，降低成本和周期。
另一方面，可以通过优化工艺参数和控制方法，提高复合材料的质量和性能。
此外，还可以开展材料性能的测试和评价，提供理论依据和技术支持。
通过不断努力，可以进一步推进复合材料的研究和应用，为工业的发展和社会的进步做出更大的贡献。
18第四章复合加工
20世纪 年代研究开发了挤压复合加工纸的生产方法， 世纪40年代研究开发了挤压复合加工纸的生产方法 世纪 年代研究开发了挤压复合加工纸的生产方法， 极大地促进了纸包装加工技术的发展， 极大地促进了纸包装加工技术的发展，同时对复合加工纸生 产的发展起到了重要的促进作用。直至今天， 产的发展起到了重要的促进作用。直至今天，挤压复合仍是 复合加工纸和其他复合材料生产的主要方法。 复合加工纸和其他复合材料生产的主要方法。 复合加工纸不仅广泛应用于一般商品和食品的包装， 复合加工纸不仅广泛应用于一般商品和食品的包装，而 且还可以加工成各种纸容器而用于液体、糊状及膏状物质的 且还可以加工成各种纸容器而用于液体、 包装，同时还可用于真空包装、充气包装及无菌包装等。 包装，同时还可用于真空包装、充气包装及无菌包装等。如 果先在原纸上进行颜料涂布、真空镀膜、印刷、 果先在原纸上进行颜料涂布、真空镀膜、印刷、压花和染色 等加工后再与塑料薄膜复合， 等加工后再与塑料薄膜复合，还可以极大地改善复合加工纸 的外观。随着包装工业的发展，我国的复合加工纸将获得更 的外观。随着包装工业的发展， 大的发展。 大的发展。
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三、复合加工纸的分类
纸张的复合加工可分为平面复合、结构复合两大类。 纸张的复合加工可分为平面复合、结构复合两大类。 结构复合是将一些结构性的材料按照一定的质量要求及工 艺过程与原纸复合加工生产的一类特殊的产品。 艺过程与原纸复合加工生产的一类特殊的产品。结构复合加工 纸主要用作建筑装修材料和箱包内框材料等。 纸主要用作建筑装修材料和箱包内框材料等。结构复合加工纸 是目前国际上比较流行的一种新型复合加工纸产品。 是目前国际上比较流行的一种新型复合加工纸产品。 平面复合加工通常也被广义的称之为复合加工纸。 平面复合加工通常也被广义的称之为复合加工纸。复合加 工纸根据复合基材种类和复合层数不同，可以分为许多种， 工纸根据复合基材种类和复合层数不同，可以分为许多种，如 两层、三层、五层、七层等。按所用复合薄膜材料来分， 两层、三层、五层、七层等。按所用复合薄膜材料来分，基本 可分为以下三大类：塑料膜复合加工纸、 可分为以下三大类：塑料膜复合加工纸、织物复合加工纸和金 属箔复合加工纸，分述如下。 属箔复合加工纸，分述如下。
复合加工工艺一、干法复合干法复合是生产复合薄膜最常用的方法
复合加工工艺一、干法复合干法复合是生产复合薄膜最常用的方法，它是用溶剂型粘合剂将两种或数种基材复合在一起。
干法复合主要有以下特点：（l）对基材的适应性广。
可用于各种塑料薄膜、铝箔、镀铝薄膜以及纸张的复合，尤其适于同种或异种塑料薄膜的复合。
（2）生产效率高。
复合速度最高可达250m/min左右，一般为130～150m/min；加工宽度为400～1400mm。
（3）使用聚氨酯粘合剂，其粘合强度大，并有良好的耐热性和耐化学药品性，可用作耐高温蒸煮袋等。
（4）复会操作简单，只要干燥温度和张力控制适当，就可顺利生产。
干法复合的主要缺点是粘合剂用量大，能源消耗大，其生产成本较高；且聚氨酯粘合剂有一定的毒性。
目前，我国约有1/3的复合薄膜采用于法复合生产，主要用于蒸煮食品、风味食品等中高档商品的包装。
在国外，由于价格的竞争，共挤出和挤出复合薄膜占了绝大部分，而干法复合薄膜所占的比重较小，只有在需要高档包装上才使用。
如日本干法复合薄膜仅占12％；在美国和西欧等国，因聚氨酯粘合剂的毒性问题，其复合薄膜不准用于食品的包装。
近年来，我国也在注重发展共挤出和挤出复合薄膜。
1.干法复合材料及原辅料。
主要有干法复合薄膜、复合用基材、粘合剂、油墨等。
（1）干法复合薄膜。
干法复合薄膜最常见的是由2～3层基材构成，主要用于食品包装。
复合薄膜的结构，可以根据不同产品的包装要求，选择适合的基材，进行合理的设计。
如蒸煮袋要求具有较好的耐热性、阻隔性和强度等，典型的蒸煮袋结构是：PET（外）/AL（铝箔）/CPP（内），PET薄膜为蒸煮袋提供了较高的强度、印刷性和透明性；铝箔提供了刚性和阻隔性；CPP薄膜作内层材料则具有较好的热封性和化学稳定性。
常见干式复合薄膜的结构、特点及用途见表14-1。
（2）复合用基材。
干法复合可供选择的基材面广，一般基材均可用于干法复合。
从复合薄膜的结构来看，外层材料应具有较好的印刷性能和光学性能；强度高，不易划伤、磨毛；耐热性能好等特点。
复合材料加工方法
复合材料加工方法复合材料是由至少两种不同类型的材料组成的材料，通过组合可以实现相互补充和增强，从而达到更优异的性能。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域，由于其高强度、轻质、耐腐蚀等优点，成为了各行各业中的热门材料。
复合材料加工方法是对复合材料进行成型、加工、装配、检验等工艺步骤的一系列操作，下面将详细介绍复合材料的加工方法。
一、预处理复合材料加工的第一步是对原材料进行预处理。
这包括对纤维和基体材料进行表面处理，以确保材料能够良好的结合和粘合。
对于纤维材料，通常需要进行切割、表面处理和脱模剂处理，以便更好地进行树脂浸渍和成型。
对于基体材料，也需要进行表面处理以增强粘合性和附着性，从而提高复合材料的性能。
预处理工艺的质量直接影响着后续复合材料加工的质量和性能。
二、树脂浸渍在复合材料的加工过程中，树脂浸渍是非常重要的一步。
树脂浸渍是指将纤维材料浸渍在树脂中，让树脂充分渗透纤维，形成一个均匀的树脂基体。
这一步需要控制好树脂的浸渍量和浸渍均匀度，以确保复合材料的性能和质量。
通常树脂浸渍可以采用手工、真空浸渍、压力浸渍等不同的方法，根据具体工艺要求来选择适当的浸渍工艺。
三、成型成型是复合材料加工的关键环节之一。
通常成型方法可以分为手工成型、预浸缸成型和自动化成型等不同的方式。
在手工成型中，操作人员需要手工将浸渍好的纤维材料进行摆放和编织，然后再加入树脂进行充分浸渍，并进行手工压实和成型。
在预浸缸成型中，浸渍好的纤维材料通过预先设定的模具进行成型，然后在模具中进行固化和成型。
在自动化成型中，则是通过专用设备和自动化机器进行成型，成型速度快，成型质量稳定。
不同的成型方法有不同的特点，需要根据具体复合材料的需要选择合适的成型工艺。
四、固化在复合材料成型完成后，通常需要进行固化处理。
固化可以使树脂在一定的温度和时间条件下，完成化学反应，形成一个稳定的三维网络结构，从而提高复合材料的硬度、强度和耐久性。
固化的工艺条件需要根据具体树脂的种类和要求来确定，一般包括温度、时间和固化压力等参数。
复合加工工艺
复合加工工艺
复合加工工艺，顾名思义就是将两种以上的加工工艺结合在一起。
例如将冲压和车削结合在一起，就是一种复合加工工艺。
复合加工工艺能充分发挥各工艺的优点，使产品的精度和质量得到较大的提高。
在复合加工工艺中，采用不同的加工方法组合成一种新的复合加工方法。
例如，在冲压工艺中采用冲压、车削两种方法结合成一种新的复合加工方法，可以得到较高精度和较好表面质量的零件。
例如，在一台数控车床上，采用冲压和车削两种方法，可以同时完成一个复杂零件的加工。
对于一些精度要求较高的零件，如汽车齿轮、齿轮花键轴等，可以利用冲压和车削两种方法结合成一种新的复合加工工艺。
在这种情况下，就需要对零件进行特殊处理。
例如，在车床上先用车削方法将零件外轮廓车好，然后再用冲压方法将内轮廓压成零件表面。
这样就可以把两种加工方法结合起来实现一次成形。
—— 1 —1 —。
顶级的复合加工技术使生产能力和加工精度都发生飞跃
顶级的复合加工技术使生产能力和加工精度都发生飞跃多种加工技术集成于一台机床加工的加工方式使产能和精度都达到了质的飞跃。
将车、铣、钻及其他特殊加工工艺，如滚齿、成形、测量等集成于一台机床的做法使生产能力和加工精度都发生了令人难以置信的飞跃。
WFL公司“MILLTURN”品牌也因此成为了复杂、高精度零件完整加工的典型机床代表，MILLTURN的主要用户遍布于复杂高精度零件的制造领域，如飞机制造业、大型柴油机制造业、印刷机械、石油行业以及涡轮机制造业等。
典型工件有飞机起落架、喷气发动机轴、大型柴油机曲轴、联杆、活塞、印刷辊以及阀类产品等（图1）。
由于机床的超强动力主轴和进给驱动，使得对刚质材料(200HB; DIN 1.0050/AISI1045/JIS S45C)持续切削速度可达到1300ccm/min（ccm代表金属切削量，立方厘米），铣削达到1000ccm/min，刚性钻孔可达到M52（使用55kW铣主轴）。
图1 M150型车铣复合是WFL公司畅销产品，该机床尤其适用于船用零件、机车曲轴或发电机一类大型零件的加工最多配备10个数控加工轴奥地利WFL车铣技术公司是世界唯一专门从事“复合加工”技术的车铣加工中心的制造企业。
WFL车铣技术公司可提供中心距2～12m，车削直径520～1500mm 的车铣加工中心。
MILLTURN是市场上第一台具有将全车削功能和5轴联动插补铣削功能集成于一体的机床。
早在1983年，WFL公司的机床就已经标准配备了B、C、X、Y、Z轴。
现在MILLTURN系列产品的主轴已经发展到第九代并在继续开发新的功能，最新的MILLTURN机床装有多达10个数控加工主轴（图2）。
其优势不仅表现在无以比拟的多功能性上，更主要的是体现在其超强刚性和高精度的完美结合。
图2 新型M150型系列机床允许进入加工区域，使得手动干预更加安全、轻松作为标准机床的补充，WFL公司还为用户提供适用于几乎所有加工任务需求的选件。
复合加工
电化学磨削
电化学机械复合加工技术是电化学阳极钝化和溶解结合机械 磨削作用复合而成的一种工艺。
基本原理P144. 特点： 1）加工范围广，效率高 2）加工效果好 3）砂轮磨损量很小 4）有一定的腐蚀和污染
2020/4/4
电化学机械复合加工
影响因素： 1）电化学当量 2）电解液 3）砂轮：一般是导电砂轮也可有替代方法 4）电参数
2020/4/4
低（高）温切削加工 低温切削：利用金属材料低温脆化的原理。 适用于加工不锈钢、钛合金、高强度钢等材料。 加热切削加工
2020/4/4
电化学机械复合加工 该工艺是把电化学作用和机械切削作用相结 合所形成的复合加工工艺。用以获得高于电化学 加工的加工质量和高于常规切削加工的生产率。 常用的有：电解磨削、电解珩磨、电解研磨光整 加工等。
发生离子转移、熔化和切削等作用。
➢ 电化学腐蚀加工 ➢ 电化学电弧加工
2020/4/4
复合切削加工
1.超声振动加工：切削或磨削脆硬特别是非金属脆 硬材料
基本原理和特点：1）基本原理，P136. 2）特点：A.切削力小，功率损耗很低； B.加工质量好：a.加工精度高，可达微米精度；b.
表面粗糙度值低，金刚石刀具可直接加工出镜面 C.刀具寿命高 D.加工范围广，P137 E.生产率高
2020/4/4
超声电火花复合加工 辅以超声振动的复合放电加工，主要是为了 提高生产率，降低工具损耗。 常用的是超声电火花复合打孔和复合抛光。用 于小孔窄缝异型孔及表面光整。
2020/4/4
超声电火花复合打孔 工艺效果和应用 1）提高加工深度和加工速度，H=3h（EDM） P153 2) 提高打孔的加工效果。 3）可用于微细孔加工。
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复合加工的三个主要发展方向： 复合加工的三个主要发展方向： (1)以满足工件加工尺寸精度、 (1)以满足工件加工尺寸精度、表面粗糙度或其它表面质量 以满足工件加工尺寸精度 方面的要求为目的，去发展已有的加工方法， 方面的要求为目的，去发展已有的加工方法，组合新的复 合加工方式 (2)以提高生产率和扩大加工范围为目的发展复合加工； (2)以提高生产率和扩大加工范围为目的发展复合加工； 以提高生产率和扩大加工范围为目的发展复合加工 (3)环境问题、经济性问题也会限制一部分加工方法的使用， (3)环境问题、经济性问题也会限制一部分加工方法的使用， 环境问题 而具有“绿色”特征的复合加工会得到优先发展。 而具有“绿色”特征的复合加工会得到优先发展。
超声波加工的原理如图所示。 超声波加工的原理如图所示。工具 端面作超声频的振动， 端面作超声频的振动，通过悬浮磨 料对脆硬材料进行高频冲击、 料对脆硬材料进行高频冲击、抛磨 工件，使得脆性材料产生微脆裂， 工件，使得脆性材料产生微脆裂， 去除小片材料，由于频率高， 去除小片材料，由于频率高，其累 积效果使得加工效率较高， 积效果使得加工效率较高，再加上 液压中正负冲击波使工件表层产生 伸缩效应和“空化”效果， 伸缩效应和“空化”效果，即工具 离开工件时， 离开工件时，间隙内成负压产生局 部真空和空腔（ ）；接近时 接近时， 部真空和空腔（泡）；接近时，空 泡闭合或破裂，产生冲击波， 泡闭合或破裂，产生冲击波，液体 进入裂缝， 进入裂缝，强化加工和材料脱离工 并使磨料得到更新； 件，并使磨料得到更新；可见超声 加工材料去除是磨料的机械冲击作 用为主、 用为主、磨抛与超声空化作用为辅 的综合结果。 的综合结果。
②超声振动磨削的应用
用传统磨削加工不锈钢、钛合金、高温合金等难磨材料时， 用传统磨削加工不锈钢、钛合金、高温合金等难磨材料时，常会 出现砂轮堵塞和工件表面的磨削烧伤，严重影响加工质量， 出现砂轮堵塞和工件表面的磨削烧伤，严重影响加工质量，甚至无法加 而振动超声磨削时，砂轮的磨粒由于振动， 工。而振动超声磨削时，砂轮的磨粒由于振动，不像普通磨削单纯沿切 削面切线方向前进，砂粒在作切线运动时， 削面切线方向前进，砂粒在作切线运动时，还受到每秒钟万次左石的振 去冲击被加工表面。此高频振动产生的“空化”作用(是指当工具 动，去冲击被加工表面。此高频振动产生的“空化”作用 是指当工具 端面以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成负压和局部真空， 端面以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成负压和局部真空， 在工作液体内形成很多微空腔， 在工作液体内形成很多微空腔，当工具端面以很大的加速度接近工件表 面时，空泡闭合，引起极强的液压冲击波．可以强化加工过程)， 面时，空泡闭合，引起极强的液压冲击波．可以强化加工过程 ，促使 冷却液进入切削区、甚至磨削表面的微裂缝中， 冷却液进入切削区、甚至磨削表面的微裂缝中，改善了磨削区的工作状 同时形成各磨粒切削长度截短的机理，磨屑很细、很短。 况。同时形成各磨粒切削长度截短的机理，磨屑很细、很短。加之能保 持磨粒锋利，防止容屑堵塞。一般比普通磨削降低切削力30％ 持磨粒锋利，防止容屑堵塞。一般比普通磨削降低切削力 ％一60％， ％， 降低切削温度，提高加工效率1一 倍 降低切削温度，提高加工效率 一4倍。
超声波加工机床
超声波加工样件
一、超声波加工的原理与特点
(1)． (1)．超声波加工的原理 超声波是一种频率超过16000Hz的纵波， 16000Hz的纵波 超声波是一种频率超过16000Hz的纵波， 它具有 很强的能量传递能力， 很强的能量传递能力，能够在传播方向上施加压 在液体介质传播时能形成局部“ ”“缩 力；在液体介质传播时能形成局部“伸”“缩” 冲击效应和空化现象；通过不同介质时， 冲击效应和空化现象；通过不同介质时，产生波 速突变，形成波的反射和折射； 速突变，形成波的反射和折射；一定条件能产生 干涉、共振。 干涉、共振。利用超声波特性来进行加工的工艺 称为超声波加工。 称为超声波加工。
二、超声波加工的装置构成及关键部件
超声波加工基本装置包括以下几个部分： 超声波加工基本装置包括以下几个部分：超声波 发生器——超声波电源；超声波振动系统 超声波电源； 发生器 超声波电源 超声波振动系统——换 换 能器、变幅杆、工具；机床本体——工作头、加 工作头、 能器、变幅杆、工具；机床本体 工作头 压机构及工作进给机构、 压机构及工作进给机构、工作台及其位置位置调 整机构；工作液循环及换能器冷却系统 整机构；工作液循环及换能器冷却系统——磨料 磨料 悬浮液循环系统、换能器冷却系统。 悬浮液循环系统、换能器冷却系统。
⑶ 磨料工作液及循环系统
磨料有氧化铝、 磨料有氧化铝、碳化
硅、碳化硼等，充当刀具的作用；常用工作液有 碳化硼等，充当刀具的作用； 水、煤油、机油，后两种加工的Ra值较小。 煤油、机油，后两种加工的Ra值较小。 Ra值较小
三、超声加工的应用
超声加工能加工电火花、 超声加工能加工电火花、电化学所不能的非金属脆性 材料，但效率相对低。还可对电火花、 材料，但效率相对低。还可对电火花、电化学加工件后续 的磨抛加工。目前主要集中在下述4个方面： 的磨抛加工。目前主要集中在下述4个方面： 型孔、 脆硬材料加工圆孔、型孔、型腔、 1）型孔、型腔加工 脆硬材料加工圆孔、型孔、型腔、套 微小孔等； 料、微小孔等； 主要切割脆硬的半导体材料， 2）切割加工 主要切割脆硬的半导体材料，如单晶硅片切 切割脆硬的陶瓷刀具； 割，切割脆硬的陶瓷刀具； 主要有超声电解复合加工； 3）复合加工 主要有超声电解复合加工；超声电火花复合 加工；超声抛光与电解超声复合抛光；超声磨削切割金刚 加工；超声抛光与电解超声复合抛光； 超声车削；超声振动钻削、攻丝等； 石；超声车削；超声振动钻削、攻丝等； 目前主要用于个半导体元件（电阻、电容） 4）超声清洗 目前主要用于个半导体元件（电阻、电容） 等去除松香、油脂。 等去除松香、油脂。超声清洗
2.超声震动切削 超声震动切削
（1）超声震动切削的基本原理和特点 ①超声震动切削的基本原理
当启动超声波发生器(见图)磁化电源时， 当启动超声波发生器(见图)磁化电源时，供给镍磁致伸缩式换能器一定 的超声频电流及磁化用直流电流， 的超声频电流及磁化用直流电流，在换能器线圈内产生交变的超声频 磁场和恒定的极化磁场， 磁场和恒定的极化磁场， 使换能器产生同频的纵向 机械振动能， 机械振动能，同时传递给 变幅杆， 变幅杆，并将振幅放大到 预定值， 预定值，推动谐振刀杆进 行振动切削。换能器、 行振动切削。换能器、变 幅杆、 幅杆、刀杆均与发生器输 出的超声电频率处于谐振 状态，形成一个谐振系统， 状态，形成一个谐振系统， 其固定点都应在位移节点 上。
1.超声波加工 超声波加工
超声波加工（Ultrasonic Machining 超声波加工（ Machining—— USM），又叫超声加工，特别适合对导体、 ），又叫超声加工 USM），又叫超声加工，特别适合对导体、非导 体的脆硬材料进行有效加工，是对特种加工工 体的脆硬材料进行有效加工， 艺的有益补充，目前主要的工艺有：打孔、 艺的有益补充，目前主要的工艺有：打孔、切 清洗、焊接、探伤等。 割、清洗、焊接、探伤等。
E 生产率高
(2)超声振动切削的应用 (2)超声振动切削的应用 目前，在国内应用较多的主要有：超声振动车削、 目前，在国内应用较多的主要有：超声振动车削、 超声振动磨削、超声振动加工深孔、小孔和攻丝、 超声振动磨削、超声振动加工深孔、小孔和攻丝、 铰孔等。 铰孔等。
①医用精密接骨螺钉的超声振动车削
料为CrNi4MO3 ,锻打，车削用刀片材料为YG6或YG8，刀尖圆弧半 径R＝0.3～0.5mm。 震动参数：频率f＝23kHz，振幅A＝10μm。 切削参数：切削速度＝2.4m／min，切削深度ap＝0.2mm，进给 量视螺距而定，机床C616，冷却液为15％的乳化液 车削结果：工件 的表面粗糙度值 稳定地达到Ra0.4 μm ，加工精度 完全符合技术要 求，加工过程质 量稳定，工效提 高了3倍
影响超声波加工性能的关键部件
⑴ 超声波发生器
其作用是将工频电流变成超
声频电振荡， 声频电振荡，为工具端面往复振动带动磨料去除 材料提供能量；有电子管和晶体管两类。 材料提供能量；有电子管和晶体管两类。 ⑵ 声学部件 作用是将高频电能转化成机械振 动（动）能，再传递给工具端面形成高频小振幅 振动用于加工，由换能器、变幅杆和工具组成。 振动用于加工，由换能器、变幅杆和工具组成。
超声 波发 生器
换能器
变幅杆 振动方向
工作液 喷嘴
工具 工件
超声波加工原理图
(2)．超声波加工的特点 (2)． 超声加工的特点如下： 超声加工的特点如下： 适合脆性材料工件加工：材料越脆， 1）适合脆性材料工件加工：材料越脆，加工效率 越高，可加工脆性非金属材料， 玻璃、陶瓷、 越高，可加工脆性非金属材料，如，玻璃、陶瓷、 玛瑙、宝石、金刚石等，但硬度高、 玛瑙、宝石、金刚石等，但硬度高、脆性较大的 金属， 淬火钢、硬质合金等的加工效率低； 金属，如，淬火钢、硬质合金等的加工效率低； 机床结构简单，较软工具可以复杂设制、 2）机床结构简单，较软工具可以复杂设制、成型 运动简单； 运动简单； 3）宏观力小的冷加工工艺，无热应力、无烧伤、 宏观力小的冷加工工艺，无热应力、无烧伤、 可加工薄壁、窄缝、低刚度零件； 可加工薄壁、窄缝、低刚度零件；
②超声振动切削的特点 切削力小、 A 切削力小、切削功率消耗低 工件加工精度高、 B 工件加工精度高、表面粗糙度低 a 工件加工精度高 b 工件表面的粗糙度值低
C 刀具寿命高 D 加工范围广 可加工淬硬钢、不锈钢、 a 可加工淬硬钢、不锈钢、钛及其合金等传统切 削难加工的金属、 削难加工的金属、非金届材料 适合深小孔、薄壁件、纫长杆、 b 适合深小孔、薄壁件、纫长杆、低刚度和形状 复杂、要求较高零件的加工； 复杂、要求较高零件的加工； 适合高精度、 c 适合高精度、低表面粗糙度等精密零件的精密 加工。 加工。