超声波加工机床
超声波加工机床的声学振动模态分析与优化
超声波加工机床的声学振动模态分析与优化超声波加工技术是一项先进的加工方法，利用超声波的高频振动作用在实现高效、精确加工的过程中取得了重要突破。
超声波加工机床作为超声波加工技术的核心设备，其声学振动模态分析与优化是提高加工效率和质量的重要研究内容。
声学振动模态是指机床在自由振动状态下所呈现出的形态和频率。
了解和分析超声波加工机床的声学振动模态可以揭示机床的固有振动特性，为机床结构优化和降低振动噪声提供理论依据。
同时，通过优化机床的声学振动模态，可以提高机床的工作稳定性和精度，进一步提高超声波加工的效率和加工质量。
首先，进行声学振动模态分析是了解超声波加工机床振动特性的关键步骤。
可以通过模态分析方法，如有限元分析等，分析机床在不同振动模态下的固有频率、振动形态和振动能量分布。
通过观察和分析机床在不同振动模态下的动态响应，可以定位和识别机床存在的振动困扰源，并为进一步优化超声波加工机床提供线索。
其次，基于声学振动模态分析结果，进行优化设计是降低机床振动噪声和提高加工质量的重要手段。
一方面，通过优化机床结构和减震设计，可以降低机床在运行过程中产生的振动和噪声。
例如，在结构设计上采用合理的支撑和减振措施，通过减少不同部分的共振点，有效降低机床结构的振动能量。
同时，合理选择和使用减振材料，如橡胶减震垫、弹性支座等，可以有效地吸收和减震机床振动，提高机床的运行平稳性。
另一方面，通过针对特定振动模态进行优化控制，可以降低机床在加工过程中的振动干扰，提高加工精度和表面质量。
例如，针对机床主轴振动导致的加工误差，可以通过设计合理的振动控制策略，如主轴轴向振动补偿系统，实现自适应调控。
通过实时监测机床振动状态，借助控制算法和传感器反馈，实现对振动的实时控制和抑制。
这样可以有效地减少振动干扰，提高加工精度和表面质量。
此外，声学振动模态分析与优化还可以针对特定加工工艺对机床进行优化设计。
超声波加工技术的加工过程中，机床的振动特性对加工效果具有重要影响。
超声波加工技术研究本科
超声波加工技术研究本科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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Application Research of Machining Technology Based onUltrasonicAbstractUltrasonic 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 compared 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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊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 - 1.6.1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 .................................. - 7 - 1.7研究的目的与意义 ........................................ - 8 - 第二章 超声波精密研磨 .............................................- 10 - 2.1超声研磨的原理 .........................................- 10 - 2.2 超声波研磨的装置 .......................................- 12 - 第三章 超声波深小孔加工 ...........................................- 14 - 3.1超声波振动钻的基本原理 ..................................- 14 - 3.2超声波加工的刀具 ........................................- 17 - 3.3刀具与机体的连接 ........................................- 18 - 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 ........- 19 - 3.4.1磨料选择 .......................................- 19 - 3.4.2工具的振幅与频率的选择 .........................- 19 - 3.4.3加工压力的选择 .................................- 19 - 3.4.4磨料悬浮液浓度的参数选择 .......................- 20 - 3.4.5加工效果与缺陷 .................................- 20 -┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第四章 超声波铣削加工 .............................................- 21 -4.1 超声波铣削加工的原理与特点 .............................- 21 -4.2 超声铣削机床 ...........................................- 22 -4.3超声波铣削加工中材料去除率模型 ..........................- 23 - 4.4分层厚度对材料去除率的影响 ..............................- 26 - 第五章 超声波的其他应用 ...........................................- 26 -5.1.超声波探伤 .............................................- 26 - 5.1.1 超声波探伤的概念...............................- 26 - 5.1.2 超声波探伤的原理...............................- 27 - 5.1.3.超声波探伤在管道焊缝中的实例应用及分析 .........- 28 - 5.1.4 超声波技术在探伤应用中的优缺点 .................- 31 - 5.2超声波清洗 .............................................- 32 - 5.2.1超声波清洗的基础 ...............................- 32 - 5.2.2超声波清洗原理 .................................- 32 - 5.2.3超声波清洗机 ...................................- 33 - 5.2.4超声波清洗的主要技术参数 .......................- 33 - 5.2.5影响超声波清洗的技术参数 .......................- 34 - 5.2.6超声波清洗的优点 ...............................- 34 - 第六章 总结 ......................................................- 35 - 致 谢 ............................................................- 36 - 参考文献 .........................................................- 37 -┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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。
超声波加工技术
比方：采用超声波与电化学加工相结合的方法加 工喷油嘴、喷丝板上的小孔或窄缝，能极大的 进步加工速度和加工质量。
4、超声波清洗
超声波清洗的原理主要是利用超声波频振动在 液体中产生的交变冲击波和空化作用。
空化效应产生的强烈冲击波，产生的空化气泡 浸透到污物与被清洗部位外表之间，促使污物 脱落；
四、超声波加工的应用：
1、型孔、型腔加工
a)加工微细孔; b)加工型腔；c)加工异形孔
套料；
切圆；
复杂沟槽
弯曲孔；
刻槽
2、切割加工 超声精细
切割半导体、 铁氧体、石英、 宝石、陶瓷、 金刚石等硬脆 材料，
a)切片；b)多个圆片落料；c)多片圆板落料 ；d〕切割单晶硅片
3、复合加工
超声波加工与其它加工方法相结合。 利用超声波加工硬质合金、耐热合金等金属材料
整个振动系统的联接部分应接触严密，否则 超声波传递过程中将损失很大能量。在螺纹 联接处应涂以凡士林油，绝不可存在空气间 隙，因为超声波通过空气时会很快衰减。
3 、机床本体
CSJ-2型超声波加工机床 l--工作台；2--上具；3--变幅杆；4--换能器 5--导轨；6--支架；7--平衡重锤
4、 磨料工作液及其循环系统
二、超声加工的特点
1〕合适加工各种硬脆材料，尤其是玻璃、陶 瓷、宝石、石英、锗、硅、石墨等不导电的 非金属材料。也可加工淬火钢、硬质合金、 不锈钢、钛合金等硬质或耐热导电的金属材 料，但加工效率较低。
二、超声加工的特点
1〕合适加工各种硬脆材料，尤其是玻璃、陶瓷、宝石、石 英、锗、硅、石墨等不导电的非金属材料。也可加工淬火钢、 硬质合金、不锈钢、钛合金等硬质或耐热导电的金属材料， 但加工效率较低。 2〕由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时部分的冲击作用， 故工件外表的宏观切削力很小，切削应力、切削热更小，不 会产生变形及烧伤，外表粗糙度也较低，可达Ra0．630．08um，尺寸精度可达正负0．03mm，也适于加工薄壁、 窄缝、低刚度零件。 3〕工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，且不需要工 具和工件作比较复杂的相对运动，便可加工各种复杂的型腔 和型面。一般，超声加工机床的构造比较简单，操作、维修 也比较方便。 4〕超声加工的面积不够大，而且工具头磨损较大，故消费 率较低。
超声波加工机床的结构设计与动力系统优化
超声波加工机床的结构设计与动力系统优化一、引言超声波加工机床是一种利用超声波振动进行加工的先进设备。
它具有精度高、效率高、能耗低等优点，因此在现代工业中得到了广泛应用。
本文将对超声波加工机床的结构设计与动力系统进行分析与优化，旨在进一步提高其加工质量和性能。
二、超声波加工机床的结构设计1. 传动系统设计超声波加工机床的传动系统是保证加工过程中能量传递和工具运动的关键部分。
采用传动系统可以将电机的转速转换为工作台或工具的运动速度。
传动系统的设计应保证其结构紧凑、刚性良好、传动效率高和稳定性强。
2. 悬挂系统设计超声波加工机床的悬挂系统用于支撑工具和工作台，使其在超声波振动下能够稳定运动。
悬挂系统应具备足够的刚性和稳定性，能够有效抵抗振动的影响。
同时，悬挂系统还应具备一定的调节能力，以适应不同加工任务的要求。
3. 结构刚度设计超声波加工机床在加工过程中需要承受较大的力和振动。
因此，其结构刚度设计至关重要。
合理的结构刚度设计可以提高加工精度，减小振动的影响，并降低设备的故障率和维修成本。
结构刚度设计需要考虑材料的选择、结构的合理性和加工工艺等因素。
三、超声波加工机床的动力系统优化1. 电机选择与匹配超声波加工机床的电机是动力系统的核心部分，对其性能和稳定性有重要影响。
电机的选择应根据加工机床的负载要求、工作条件和精度要求等因素进行选择。
同时，电机的匹配应保证其输出扭矩和速度与机床需求相匹配，以提高加工效率和精度。
2. 控制系统设计与优化超声波加工机床的控制系统对于保证加工过程的稳定性和精度至关重要。
控制系统应具备快速响应、精准调整和稳定运行的能力。
通过优化控制算法和调整控制参数，可以进一步提高加工机床的稳定性和控制精度。
3. 能源系统优化超声波加工机床的能源系统包括供电系统和能量转换系统两部分。
供电系统应能够稳定地为机床提供所需电能，以保证其正常运行。
能量转换系统应具备高效转换能量的能力，以提高能源利用率和机床的工作效率。
精密与特种加工简答综合(2016-10修改)解答
名词解释气浮导轨P24：运动导轨的底平面和两侧导轨面通有压缩空气，使运动部件浮起的这种导轨形式称为气浮导轨。
非接触抛光P47：非接触抛光是一种研磨抛光新技术，是指在抛光中工件与抛光盘互不接触，依靠抛光剂冲击工件表面，以获得加工表面完美结晶性和精确形状的抛光方法。
精密研磨P44：精密研磨属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具上注入磨料，在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，去除微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。
电解磨削P156：是电解作用与机械磨削相结合的一种特种加工方法，具有较好的加工精度和表面粗糙度，比机械磨削具有较高的生产率。
超声波加工P192：超声波加工是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。
固结磨料加工P38：就是利用固结磨具（砂轮、油石）或涂覆磨具（砂带）对黑色金属、硬脆材料的精密加工方法。
微细加工：微细加工技术是指制造微小尺寸零件的生产技术。
从广义角度来说，微细加工包含了各种传统精密加工方法和与传统精密加工方法完全不同的新方法，从狭义的角度来说，微细加工主要是指半导体集成电路制造技术。
电火花加工极性效应P58：仅由于正负极性接法不同而正极和负极材料电蚀量不一样的现象叫极性效应。
激光焊接P186：焊接过程属传导焊接，即激光辐照加热工件表面，产生的热量通过热传导向内部传递。
在工件上形成一定深度的熔池，冷却凝固以后就将工件焊接完成。
离子镀膜P213：是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或者反应物沉积在基片上成膜。
、表面光泽如镜的磨削镜面磨削P41：镜面磨削是指加工表面粗糙度达到R a0.02～0.01m方法。
空气静压轴承P19：在转轴和轴承瓦之间，通入压缩空气，将轴承和转轴分开，以压缩空气承受径向载荷的一种轴承形式。
等脉冲电源P72：是指每个脉冲在介质击穿后所释放的单个脉冲能量相等。
超声波加工机床的振动特性与动态响应分析
超声波加工机床的振动特性与动态响应分析简介超声波加工机床是一种利用超声波作为能量源进行材料加工的机械装置。
它利用超声波的高频振动，在添加一定的切削液的条件下，对工件表面进行高效加工。
然而，超声波加工机床的运动过程中会产生振动，这些振动对机床的性能和加工质量有着重要影响。
本文将对超声波加工机床的振动特性进行深入分析，并探讨其动态响应。
一、超声波加工机床的振动特性超声波加工机床在工作过程中会发生多种类型的振动，包括弹性振动、旋转振动、冲击振动等。
这些振动特性会直接影响到机床的性能和加工质量。
弹性振动是超声波加工机床最常见的一种振动形式。
它是由于机床结构、工作部件以及切削过程中的力作用等因素引起的。
弹性振动的频率与机床的结构刚度及质量密切相关，刚度越大，频率越高。
旋转振动是由转子的不平衡或不同质量部件之间的摩擦力导致的。
这种振动会引起机床的不稳定性，影响到加工质量。
冲击振动是由机床在微动状态下突然受到冲击作用引起的。
这种振动往往会导致机床的破坏以及加工质量下降。
二、超声波加工机床的动态响应超声波加工机床的动态响应是指机床在外界激励下的运动反应。
了解动态响应对于优化机床结构、提高加工效率至关重要。
机床的动态响应包括振动位移、振动速度和振动加速度等。
通过对这些参数的分析，可以了解机床在加工过程中的运动情况，进一步研究振动对机床性能的影响。
在进行动态响应分析时，常采用有限元方法、频域分析和时域分析等方法。
有限元方法可以模拟机床的振动特性，并通过模态分析预测机床振动频率和振型。
频域分析可以通过傅里叶变换将信号从时域转换为频域，进一步分析机床的频谱特征。
时域分析可以实时监测振动信号，并用于故障诊断和性能评估。
三、改进措施与应用前景针对超声波加工机床的振动特性和动态响应，我们可以采取一系列改进措施来提升机床的性能和加工质量。
首先，可以通过增加机床的刚度来降低弹性振动的幅值和频率。
这包括优化机床的结构设计和选用更高刚度的材料。
超声波加工机床
台州亚古机床设备有限公司
超声波加工机床
名词解释：
超声波加工机床是由超声电源(超声发生器)、超声振动系统及加工机床本体三部分组成，适用于加工各种不同不导电的硬脆材料，不易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成型表面和薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件的机械设备。
超声波加工机床的分类：
（1）超声波焊接机床；
（2）超声波熔接机床；
（3）超声波切割机床；
（4）超声波复合钻孔机床；
（5）超声波铣削机床；
（6）超声波打孔机床。
超声波加工的优点：
（1）与传统加工相比，超声波加工可以最多在5个面内进行高质量的加工。
（2）加工后表面光洁度可达到Ra < 0.2 mm。
（3）由于采用了整体式自适应控制（ADR）和声学控制方法（ACC），提高了加工过程的安全性。
（4）精确钻孔时，孔径最小可达0.3mm。
（5）由于力度和热负荷小，有利于保护工件和刀具。
（6）可自行磨刀的金刚石刀具可以保证较高的切削效率并延长使用寿命。
多功能数控超声加工机床设计
大 ，然 后 传 给 工 具 头 ， 使 工 具 头 做 高 频 的 纵 向 振 动 ，工
具 头 做 高 频 纵 振 的 同时 随 主 轴 做 旋 转 运 动 。 在 高 频 振 动 和 旋 转 运 动 复 合 下 ，钎 焊 在 工 具 头 端 部 的 金 刚 石 颗 粒 对
的气 蚀 作 用 来 去 除 材 料 ，或 给 工 具 或 件 沿 一 定 方 向 施 加
超 声 频 振 动 进 行 振 动 加 工 ，或 利 用 超 声 振 动 使 丁 件 相 互 结
合 的加 方 法 ［３ 超 声 加 工 分 为传 统 超 声 加 ｌ 和 回 转 超 １］ －。 丁 声加＿ ［，回转 超 声 加 工是 在 传 统 超 声 加 工 的基 础 上 发 展 而
／、 一 Ｉ 数控技７ ｌ
多 功 能 数 控 超 声 加 工 机 Ｊ 计 末设
何 建 文 ，连 海 山 ，郭钟 宁 ，张 永俊 ，赵 文凤
（ 东 工 业 大 学 ， 广 东 广 州 广 ５００ １ ０ ６）
声加 工 的原 理 ． 对 多 功 能 数 控 超 声 加 工 机 床 各 组 成 部 分 的 设 计 进 行 了详 细 的 阐述 。研 制 出 的 机 床 可 以进 行 磨
阁 １
旋转 超 声 加 工 原 理 网
变 幅杆 的 作 用 是 将 换 能 器 传 过 来 的 微 幅 振 动 进 行 振 幅 放
３１主传 动 系统 ．
主 传 动 系统 是用 来 实 现 机 床 主 运 动 的 传 动 系统 ，是 超 声 加 工 机床 的 一 个 重 要 部 分 。 机 床 的 主 传 动 系统 总体 方 案 结 构 如 图 ３所 示 ．主 轴组 件 和 伺 服 电 机 采 用 齿 形 同 步带 传 动 ． 可 有 效 地 提 高 机 床 的 传 动 速 度 ， 降 低 机 床 振 动 和 噪 音 ： 刀 柄通 过 打 刀 缸 进 行 紧 同 ，利 用 气 动 按 钮 可很 方便 更
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超声波加工机床
名词解释：
超声波加工机床是由超声电源(超声发生器)、超声振动系统及加工机床本体三部分组成，适用于加工各种不同不导电的硬脆材料，不易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成型表面和薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件的机械设备。
超声波加工机床的分类：
（1）超声波焊接机床；
（2）超声波熔接机床；
（3）超声波切割机床；
（4）超声波复合钻孔机床；
（5）超声波铣削机床；
（6）超声波打孔机床。
超声波加工的优点：
（1）与传统加工相比，超声波加工可以最多在5个面内进行高质量的加工。
（2）加工后表面光洁度可达到Ra < 0.2 mm。
（3）由于采用了整体式自适应控制（ADR）和声学控制方法（ACC），提高了加工过程的安全性。
（4）精确钻孔时，孔径最小可达0.3mm。
（5）由于力度和热负荷小，有利于保护工件和刀具。
（6）可自行磨刀的金刚石刀具可以保证较高的切削效率并延长使用寿命。