超声加工技术的应用及发展趋势
超声波加工技术论文
超声波加工技术论文超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。
这是店铺为大家整理的超声波加工技术论文，仅供参考!超声波加工技术论文篇一超声加工的应用及发展摘要：陶瓷、光学玻璃、功能晶体、金刚石、宝石和先进复合材料等具有优越的物理、化学和机械性能，在航空、航天、军工、电子、汽车和生物工程等领域正得到越来越广泛的应用，并且其应用还在不断向新的领域扩展。
与此同时，人们开始探索特种加工方式来加工这些难加工材料。
超声加工技术就是在此背景下发展起来的，实践证明，它是加工上述难加工硬脆材料的高效和经济有效的方法之一。
超声技术在工业中的应用开始于20世纪10～20年代，它是以经典声学理论为基础，同时结合电子技术、计量技术、机械振动和材料学等学科领域的成就发展起来的一门综合技术。
超声技术的应用可划分为功率超声和检测超声两大领域。
其中，功率超声是利用超声振动形成的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变，或者使这种状态改变加快的一门技术。
功率超声在机械加工方面的应用，按其加工工艺特征大致分为2类，一类是带磨料的超声磨料加工(包括游离磨料和固结磨料)，另一类是采用切削刀具与其他加工方法相结合形成的超声复合加工。
关键词：超生加工发展特点及优势应用潜能一、超声加工技术的发展1927年，美国物理学家伍德和卢米斯最早作了超声加工试验，利用超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔。
但当时超声加工并未应用到工业上，直到大约1940年在文献上第一次出现超声加工(USM-Ultrasonic Machining)工艺技术描述以后，超声加工才吸引了大家的注意，并且逐渐融入到其他的工业领域。
1951年，科恩研制了第一台实用的超声加工机，为超声加工技术的发展奠定了基础。
USM提供了比常规机械加工技术更多的优点。
例如，导电和非导电材料它都可以加工，并且加工复杂的三维轮廓也可以像简单形状那样快速。
此外，超声加工过程不会产生有害的热区域，同时也不会在工件表面带来化学/ 电气变化，而且加工时在工件表面上所产生的有压缩力的残余应力可以增加被加工零件的高周期性疲劳强度。
超声波加工技术的研究与应用
超声波加工技术的研究与应用超声波是指频率大于20 kHz的机械波，因其具有易于调节、浅表性加工等优势，近年来在加工领域得到广泛应用，成为一种重要的新兴加工技术。
本文将从超声波加工技术的原理、特点、研究现状以及应用领域四个方面进行阐述。
一、超声波加工技术的原理超声波加工技术的核心原理是利用超声波传导的机械振动引起物体的微小位移，从而实现加工目的。
超声波加工技术通常采用高频振荡器产生超声波，其能量通过声波振幅传递到加工工具，再通过工具的振动作用于被加工物体。
这种超声波传导的振动能量有强烈的破坏性，可以使材料迅速产生渐进性断裂，从而进行相应的加工。
超声波加工技术可分为振动智能控制，超声冲击波加工控制，超声波整理和超声波车削几类。
二、超声波加工技术的特点超声波加工技术具有以下特点：（1）易于调节。
由于超声波频率可随意变换，所以加工过程中易于调控，不会对材料本身造成过大的损伤。
（2）针对表面加工。
由于超声波加工的振动频率大，因此只能实现浅表性的加工，通常用于表面修整、去毛刺、去污等精细处理。
（3）高效节能。
超声波加工技术的加工效率高，同时由于其加工方式具有局部性，因此能够充分利用能量，达到高效节能的目的。
三、超声波加工技术的研究现状目前，国内外对于超声波加工技术的研究大部分集中于超声波加工的机理、材料性能变化、加工参数优化等方面。
近年来，超声波加工技术在新材料加工领域得到广泛应用，如新型金属材料、高强度焊接材料等都可以用超声波加工来进行修整、加工、处理等。
此外，超声波加工技术还在精密加工、微机械加工等领域得到广泛应用，其中最典型的应用就是超声波打孔技术，多用于石英和陶瓷等硬质材料的加工。
四、超声波加工技术的应用领域超声波加工技术具有广泛的应用领域。
其中，应用最广的无疑是超声波手术刀，已成为现代微创手术的首选器械。
同时，在汽车、航空、航天、军工等领域，超声波加工技术也得到了广泛的应用，如超声波焊接、超声波清洗、超声波测厚等。
超声波技术在材料加工中的应用前景
超声波技术在材料加工中的应用前景随着科技的不断发展，材料加工技术也在不断地创新和改进。
近年来，超声波技术在材料加工中的应用越来越受到人们的重视。
超声波技术是利用高频声波振动控制材料的性质和变形，从而实现对材料加工的精细控制，具有很多优点。
本篇文章将探讨超声波技术在材料加工中的应用前景。
一、超声波在金属加工中的应用1、超声波疲劳试验超声波疲劳试验是一种非常有效的金属疲劳试验方法，可以在实验室环境下模拟金属工件在使用过程中的反复载荷。
超声波的振动频率高达20kHz以上，可以有效地模拟金属工件在使用时的振动状况，再通过对材料的疲劳裂纹扫描和分析，得出材料的疲劳性能。
2、金属复合材料加工金属复合材料是一种高强度、高韧性的材料，由于其材料结构复杂，在加工过程中常常会出现微小裂纹，从而对材料的强度和韧性产生影响。
超声波技术可以通过对金属复合材料表面进行超声波脉冲处理，有效地修复材料表面的裂纹，提高材料的强度和韧性。
3、金属焊接过程控制在金属焊接过程中，超声波技术可以通过反馈控制系统，对焊接热量和焊接压力进行实时控制，从而达到更加精细的焊接效果。
此外，超声波振动可以改善焊接过程中的流体动力性能，使热量分布更加均匀，从而提高焊接质量和效率。
二、超声波在塑料加工中的应用1、塑料微模具加工超声波技术可以通过超声波振动切割，将塑料微模具中细小的结构进行加工，从而制造出高精度的塑料微件。
此外，塑料微模具加工中，超声波技术还可以通过塑料熔融挤压机构来加速塑料的冷却过程，降低塑料制品的生产成本。
2、塑料焊接过程控制在塑料焊接过程中，超声波技术可以通过实时反馈数据，对焊接过程进行自动控制，从而提高焊接质量和效率。
此外，超声波振动可以改善塑料在焊接过程中的流体动力性能，让焊接热量分布更加均匀，从而降低塑料焊接过程中的变形和破裂风险。
三、超声波在其他材料加工中的应用1、超声波斩石超声波斩石是一种利用超声波振动切割石材的技术，可以用于制作大理石和花岗岩等高端材料的雕刻。
超声加工技术的应用及发展
超声加工技术的应用及发展作者：纪能健闫志刚来源：《科技风》2019年第33期摘要：当前社会由于科学和技术的不断发展，传统的加工技术也有了质的飞跃。
但是随着科技投入加大，技术方法也在不断革新，超声加工技术也顺势有了更大的发展空间。
相比较传统加工技术而言，超声加工技术的应用也越来越广泛，涉及到半导体工业，航空制造业，医疗工业以及汽车制造等多产业领域。
本文主要根据近年来超声加工技术的应用情况，对超声加工技术的发展趋势进行进一步的探讨。
关键词：超声加工技术;应用;发展趋势一、概述了解超声加工技术，首先就必须得了解超声波加工。
超声波加工简单来说就是一种加工方法，超声加工是利用超声振动的工具，带动工件和工具间的干磨料或带有磨料的液体介质，冲击、抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末（气蚀作用）来去除材料，或在工具或工件上沿着一定的方向施加超声频振动的加工方法，或者通过超声波振动来达到工件结合的一种加工方法[1]。
超声加工技术起源于20世纪50年代，经过了60多年的发展历程，现如今在国内和国外均受到工程人员和专家的关注。
这一种比较新兴的特种加工技术，也越来越成为机械制造领域的重要发展方向。
此外，对于未来多领域行业如航空航天、食品包装等也都有着极其重要的意义。
二、超声加工技术的应用本文主要从四个方面来讲述超声加工技术，分别是难加工材料的加工、弱刚性结构件的加工、超声表面光整强化加工、以及其他应用方面。
（一）难加工材料的加工应用加工材料通常包括高温合金、高强钢、陶瓷材料等。
这些材料一般都具有相同的特征，大多数都是硬度很高，强度高，很难受到磨损，抗氧化能力强，以及能够很好的耐腐蚀，耐热的。
正是由于这些优点，这些材料被广泛地应用到机械、国防、航空或者工业等各种领域[2]。
但也正因为其较高的硬度和自身的脆性，这些材料在加工过程中在很大程度上会损害原材料的价值，不能发挥其自身的最大效益。
有研究表明，超声加工技术可以降低切削与加工带来的损伤，从而减少刀具的磨损量，也能在一定程度上降低脆性材料的破损程度，此外对于材料表面微裂纹的产生也有一定的减少作用。
超声波加工技术在制造业中的应用及发展
超声波加工技术在制造业中的应用及发展超声波加工技术是一种利用超声波对物质进行机械加工、分解、焊接、切割等加工的技术。
它是一种非接触式的加工方式，具有精度高、能耗低、对周围环境污染少等优点，在现代制造业中得到了广泛的应用。
本文将从加工原理、加工方法和应用领域三个方面对超声波加工技术在制造业中的应用及发展进行介绍和分析。
一、加工原理超声波加工技术利用超声波在物质中传播的特性进行加工。
超声波是指频率高于20kHz的机械波，其较高的频率和短波长使得其穿透物质时能够对物质产生微小的振动和摩擦，从而引起物质的变形或者分解，实现加工的目的。
在超声波加工中，超声波通过换能器（transducer）转化成为机械振动，振动的幅度通常为微米级别，而频率通常在20kHz以上。
这种高频机械振动将加工部件（如工具或者刀具）的摩擦系数和压力增加了几倍以上，从而达到了超声波加工的目的。
二、加工方法1. 超声波冲击加工超声波冲击加工利用机械冲击和高频超声波的相互作用，将超声波的能量转化成冲击能量，实现对金属、陶瓷、石材等硬脆材料的加工。
冲击加工具通常是锥形、球形或者螺旋形的，通过超声波的震动驱动，加工部分会发生爆炸性的形变和裂纹，从而实现加工的目的。
超声波冲击加工的优点是能够进行精细加工，但加工速度较慢，只适用于小加工量的生产。
2. 超声波切割加工超声波切割加工是利用超声波在物质中产生的高频振动，通过对切割工具施加高频振动，实现对材料的切割。
切割工具通常是金属薄板、金属丝、钻头和锯片等。
切割时，超声波的能量通过切割工具传递到材料中，使其发生振动和变形，从而实现切割的目的。
超声波切割加工的优点是能够进行高速切割，不会产生粉尘和机床磨损，但是对材料有一定的厚度限制。
3. 超声波焊接超声波焊接是利用超声波在物质中产生的高频振动，通过对金属表面施加振动，从而实现金属的焊接。
焊接时，将金属部分挤压在一起，在部件接触面上施加高频振动，使金属表面微观颗粒之间不断摩擦和碰撞，达到焊接的目的。
超声加工技术的应用现状及其发展趋势
超声加工技术是一种利用高频声波振动来进行加工和处理材料的技术。
它在多个领域有广泛的应用，其应用现状和发展趋势如下：应用现状：食品工业：超声波在食品工业中用于食品分散、混合、杀菌和提取。
它有助于改善食品质量、延长保质期和提高生产效率。
医疗领域：超声波在医疗成像、药物输送、封闭伤口、清洁器械等方面有广泛应用。
例如，超声波成像用于超声检查和产前检查。
材料加工：超声波可用于金属焊接、塑料焊接、切割、清洗、打磨和去除杂质。
它在制造业中用于提高产品质量和生产效率。
化学工业：超声波可用于化学反应的促进、分散、乳化和催化。
它在合成化学和制药工业中具有潜力。
环保技术：超声波可用于废水处理、污泥处理和空气净化。
它有助于减少环境污染和资源浪费。
发展趋势：创新应用：超声加工技术的创新应用不断涌现，如超声制造、纳米材料合成、超声流变学等。
这些新应用有望扩大超声技术的领域。
自动化和智能化：超声加工设备逐渐实现自动化和智能化，包括自动控制、远程监控和数据分析。
这将提高生产效率和生产质量。
环保和节能：超声加工技术有望成为更环保和节能的加工方法。
它可以减少化学物质的使用、减少废物产生和降低能源消耗。
多模态集成：超声加工技术与其他加工技术的多模态集成将成为趋势，以满足复杂加工需求。
高效材料加工：超声加工技术将更多地用于高效的材料加工，如超声切割、精密焊接和制造微细结构。
国际合作：超声加工技术的研究和应用将在国际合作和跨学科研究方面取得更大突破。
总的来说，超声加工技术在各个领域都有潜力，其发展将受益于创新应用、自动化、环保和国际合作。
随着科技的进步，超声加工技术将不断拓展其应用范围，提高效率，降低成本，并在各个领域发挥更大的作用。
超声波加工的应用
超声波加工的应用及发展前景摘要：随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术向着高精度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展。
因此，特种加工作为一个时代强音等上舞台，它就具备了上述特点。
超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。
特别对于一些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法到达要求的工件。
目前经过几十年的发展，超声波加工技术已逐步成熟，并已在一些要求条件高、加工工艺复杂、精度要求高的领域逐步发展起来，相信随着技术的发展它的应用范围及领域会越来越广。
关键词：超声波；研究前沿；应用领域；超声加工的应用引言：超声波随着技术的发展越来越为人们所应用，他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。
特别在现代这个迅猛发展的社会它的地位越来越重要，我们应该加快它的发展速度，为我们所用。
超声波加工〔USM〕是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。
超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果，其中磨料的连续冲击是主要的。
加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液，并在工具头振动方向加上一个不大的压力，超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动，变幅杆将振幅放大到0.01～0.15mm，再传给工具，并驱开工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工外表，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒，从材料上被打击下来。
虽然每次打击下来的材料不多，但由于每秒钟打击16000次以上，所以仍存在一定的加工速度。
与此同时，悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处，加速了破坏作用，而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环，使变钝的磨料及时得到更新。
一、超声波加工的原理1.1 超声波概述“超声波”这个名词术语，用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波，通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。
超声波加工机床的发展历程与趋势分析
超声波加工机床的发展历程与趋势分析近年来，随着科技的不断发展，超声波加工机床成为工业界的新宠。
超声波加工机床利用超声波的机械振动能量，通过与加工对象相互作用，实现高精度、高效率的加工。
本文将从发展历程、技术原理、应用领域以及未来发展趋势等多个方面进行分析，探讨超声波加工机床的发展历程与趋势。
一、发展历程超声波加工机床的发展可以追溯到20世纪60年代，当时，人们开始将超声波应用于金属加工中。
1961年，美国MIT推出了世界上第一台超声波金属切割机，开创了超声波加工机床的先河。
随后，超声波加工机床逐渐应用于各个领域，包括切割、钻孔、焊接、清洗等。
随着科技的不断进步，超声波加工机床的性能也得到了飞速的提升。
原始的超声波金属切割机仅能在硬度较低的金属上进行切割，而现代的超声波加工机床已经可以在各种硬度的材料上进行加工。
此外，超声波加工机床的加工精度和加工速度也大幅提高，使其在微细加工领域更具竞争力。
二、技术原理超声波加工机床利用超声波的机械振动能量，通过将振动能量传递给加工工具或加工对象，实现加工目的。
具体来说，超声波加工机床由发生器、共振器、驱动器和工具等部分组成。
发生器产生高频电能，并将其转换为机械振动能量；共振器将机械振动能量传递给工具；驱动器则用于控制共振器的振动幅度和频率。
超声波加工机床的加工过程主要由三个参数控制：振幅、频率和压力。
振幅是指共振器中工具的机械振动幅度，决定了加工的切割深度；频率是指振动的周期，决定了加工的稳定性和速度；压力则是施加于工具上的力量，影响加工的表面质量和加工力度。
通过合理调节这三个参数，可以实现高精度、高效率的加工。
三、应用领域超声波加工机床广泛应用于多个领域，包括航空航天、汽车制造、电子器件、医疗器械等。
具体应用如下：1. 切割与钻孔：超声波加工机床在金属切割和钻孔领域有着广泛的应用。
由于振动频率高、能量集中，超声波切割和钻孔可以在短时间内完成工作，并且不会产生较大的机械变形。
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1 序言近年来，先进工程材料在航空航天、汽车、半导体、3C和医疗等制造业领域中不断涌现，如钛合金、高温合金、工程陶瓷、陶瓷基复合材料以及蜂窝复合材料等，这些材料具有优异的使用性能，然而机械加工性能很差，属于典型的难加工材料[1]。
在使用传统的机械制造技术对这些材料进行精密加工时遇到了一定的瓶颈，一种新型的制造工艺技术——超声加工技术，即Ultrasonic Machining（UM），受到越来越多的关注并得到大量的应用。
超声加工技术是一种通过超声波振动能量实现难加工材料精密去除的工艺技术，该技术是将超声波振动能量通过一系列结构的传播和变换聚焦在刀具的工作区域，从而形成被切削材料的冲击去除效果，进而可以提高众多难加工材料的可加工性能。
该技术在加工过程中具有众多优点，如：降低切削力和减少切削热、减小刀具磨损和崩边毛刺、优化切屑形态、提高表面质量、降低亚表面损伤以及提高加工效率等（每个加工工艺具体的改善效果因超声刀具、材料、工艺等的不同而存在一定的差别）。
超声加工技术是一种基于功率超声技术发展起来的特种加工技术，它本质上是一个物理去除过程，不涉及材料性质的改变。
随着市场化的需求越来越强烈，超声加工技术中商用标准化系统也成为了目前市场需求的重点，相关的超声加工技术开始走出实验室，在众多典型难加工材料的精密加工中得到应用，如：光学玻璃、蓝宝石、陶瓷、氧化铝陶瓷、钛合金、高温合金、碳纤维复合材料以及铝基碳化硅复合材料等，其应用领域及典型案例如图1所示。
近几年，国内难加工材料的大量应用，带来了较多的超声加工技术应用需求，促使了该技术的市场化，多家科研机构和制造企业纷纷开始进行超声加工技术的产业化应用。
图1超声加工应用领域及典型案例2 超声加工技术发展现状“工欲善其事，必先利其器”，超声加工技术是针对难加工材料精密加工的利器。
在大多数切削加工领域，超声加工更确切的名称应该为“超声辅助精密加工”，即在传统切削加工技术上辅助超声振动，从而实现特殊的材料去除效果。
但在某些特殊情况下，超声振动也会成为主要的甚至唯一的切削动力，这类超声加工技术可直接称之为超声加工，例如：在医疗领域常使用的超声手术刀，用于骨骼切割]；在航空蜂窝材料的零件加工过程中大量使用的超声匕首刀，可实现高效、绿色加工。
早在20世纪20年代，美国、日本、德国以及苏联的科学家便开始振动加工的基础研究，而早期研究主要集中在通过改善切削条件实现材料断屑等方面，主要应用也是在超声车削领域，该阶段主要的特点是低频率振动加工，其频率和现在的超声频率（15kHz以上）有着较大的差别。
进入21世纪/后，机床制造商德马吉森精机推出了商业化超声加工机床整机，成为了较早将超声加工技术进行商业化的企业。
2000年前后，由于各式各样难加工材料层出不穷，因此国内各个高校、研究院所掀起了研究超声加工技术的热潮，清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学、华中科技大学、天津大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学、大连理工大学以及河南理工大学等高校开展了大量的基础研究和应用开发，涉及超声加工技术中的装备设计、控制技术、超声加工系统和超声工艺等各个方面。
超声加工技术经历了从起步到2000年左右的萌芽阶段，再经过近20余年的快速发展阶段，近5年以来，难加工材料的快速大量应用加速了超声加工技术的商用化发展。
目前，国内外在超声加工装备、超声振动控制、工艺等方面的技术逐步成熟，也推动了人们对超声加工技术的基本要求、工作机理、工艺特性以及应用领域的深入理解。
与此同时，开展超声加工技术研究的高校和研究院所越来越多，涉及的超声加工应用领域也越来越广泛。
3 超声加工技术基本原理目前，国内外对于超声加工技术的理解仍在不断发展过程中，尚缺乏统一的标准和规范。
常规超声加工系统主要包含超声驱动控制器、超声发射器、换能器、变幅杆、夹持结构和刀具等，如图2所示。
本文将从超声加工系统的分类、典型超声加工系统结构、超声驱动控制技术和超声工艺技术等方面介绍超声加工技术的特点。
图2超声加工系统主要部件3.1 超声加工系统分类按照超声振动形式可分为：一维超声加工、二维超声加工及三维超声加工等。
振动形式包括：纵（轴）向超声振动加工、扭转超声振动加工、椭圆超声振动加工以及复合超声振动加工，其中复合超声振动又涉及不同超声振动形态的复合。
按照超声起振材料可分为：电致伸缩式超声加工和磁致伸缩式超声加工。
目前常用的电致伸缩式超声加工主要是基于压电陶瓷的起振原理，通过施加电压进行驱动来实现超声振动，其结构简单、工艺成熟，但振动功率有限，比较适合轻载荷切削工况；磁致伸缩式是基于磁致伸缩或超磁致伸缩材料的磁场驱动原理，其振动功率容量大，但结构较为复杂，比较适合重载荷切削工况。
按照能量传输方式可分为：有线能量传输式超声加工和无线能量传输式超声加工。
有线能量传输式超声加工常用于无旋转运动或者采用电刷等低转速的加工中；无线能量传输式超声加工一般使用在旋转超声加工（Rotary Ultrasonic Machining，RUM）中，无线能量传输的实现是基于松耦合非接触方法，又可以分为全耦合式超声加工、部分耦合式超声加工。
就目前技术发展来看，考虑到机床自动换刀问题，部分耦合式的无线能量传输方式是目前适应性最强的方式。
按照工艺种类可分为：超声铣削加工、超声车削加工、超声钻孔加工、超声磨削加工、超声抛光加工、超声切割加工和超声硬化（强化），每种工艺对超声能量的大小和振动形式都有着特殊的要求。
按照零件加工精度可分为：精密超声加工和超精密超声加工，二者主要区别在于单位切削的材料去除量，一般把精度要求＜1μm的去除认为是超精密超声加工，比较典型的是椭圆超声加工，比较适合微纳切削。
按加工切削速度可分为：传统超声加工和高速超声加工。
高速超声加工一般是指线速度达到400m/min的超声加工。
3.2 典型超声加工机床结构典型超声加工机床结构如图3所示，主要包括超声驱动控制器、无线电能传输模块、超声刀柄、刀具、数控系统及机床本体等，其中超声驱动控制器包括超声波发生器、超声波功率放大器、超声反馈检测和超声控制器等部分。
超声波发射器与超声波接收器统一构成了无线电能传输模块。
超声刀柄是超声加工系统的主要功能部件，一般由超声波接收器、换能器、变幅杆等组成。
超声加工系统与机床自身数控系统需保持一定的通信控制能力，保证整个加工过程的顺利进行。
图3典型超声加工机床结构3.3 超声加工系统驱动控制技术超声加工系统的驱动控制技术是实现超声加工技术优势的灵魂，控制器的性能更是反映超声加工性能的关键。
在实际加工过程中，超声驱动控制器需要控制的参数非常多，除最基础也是最重要的超声频率和功率外，超声加工系统的频率分辨率、响应速度、振幅波动性等也在加工过程中起着关键的作用，众多控制参数共同决定了超声加工系统的极限切削能力，这些参数是决定材料加工是否有效的关键，也是研究超声加工工艺的技术条件。
实际加工过程中，刀具切入、切出材料过程是一个典型的强时变负载过程，即：在极短时间内切削力变化巨大，这个过程中超声加工系统的阻抗特性、控制系统中的电学特性都将发生较大的突变。
因此，保证这个过程中振幅的稳定至关重要，超声控制器频率的分辨率和精度、系统响应速度是该过程中的关键参数。
图4所示为一个典型超声切削加工过程中系统表现出来的状态特征的变化情况。
从图4可以看出：当刀具开始进入加工状态时，加工过程中的切削力瞬间增加，此时为了保证切削过程中超声振幅的稳定性，系统会调整内部的控制参数（如频率、功率等），使得加工过程中振幅处于稳定状态。
相似的过程也会出现在刀具切出被加工材料的时刻。
图4超声加工系统状态特征变化情况超声加工过程中，负载、温度的变化会导致系统特性在加工过程中发生较大的变化，频率快速追踪是实现有效超声加工的关键所在，常见的方法有最大电流法、锁相环法、最大功率法等。
此外，超声功率自适应控制技术也是超声加工的重要构成部分，其目标是解决超声加工过程中刀具由于受外载后振幅被抑制而无法完成有效切削的问题。
这些检测都需要超声加工系统实现对超声执行部件实时状态的反馈检测，因此，超声振动的反馈检测也是实现稳定超声加工的重要构成部分。
现在众多先进算法在该过程中得到应用，常见的算法包括PID、模糊算法、人工神经网络等，算法的核心是对加工过程中状态的识别，从而保证加工过程的鲁棒性。
4 超声加工技术的工艺特点及应用针对不同特性的被加工材料，超声加工的材料去除机理以及达到的效果有较大的区别。
典型的难加工材料可分为硬脆性材料、复合材料和难加工金属类材料。
硬脆性材料主要包括玻璃、陶瓷、钨钢以及陶瓷基材料等，该类材料常采用金刚石刀具进行加工，加工过程中主要需要考虑被加工材料的硬度以及超声加工过程中如何降低切削力、提高加工质量等问题。
复合材料主要包括碳纤维增强复合材料、芳纶纤维复合材料以及蜂窝类弱刚度复合材料，该类材料的加工主要需要根据材料特性选择合适的超声振动形式及超声振幅，以实现减小切削力、减缓刀具磨削的目的。
难加工金属类材料主要包括钛合金、高温合金和高强钢等具有一定韧性的金属材料，该类材料的加工主要需要解决粘刀问题，以及降低切削温度、减缓刀具磨损，其超声振动要求和硬脆性材料有着较大的区别，一般使用扭振或者纵扭方式进行且对振幅的要求比较大，实现材料的完全断续切削和切削区的高效冷却润滑是金属类材料最理想的加工情况。
不同材料在超声加工过程中表现出来的主要工艺特性如下。
（1）硬脆材料玻璃、陶瓷（氧化铝、氧化锆、碳化硅和氮化硅）、陶瓷基材料以及微晶玻璃等具有高硬度、易脆性的材料，主要加工难点在于加工表面损伤大、刀具耗损严重且加工效率低。
采用超声加工后有利于改善切削状态，从而提高刀具寿命、提升表面质量并提高加工效率。
超声加工和普通加工半导体碳化硅（SiC）时的平均切削力对比如图5所示。
图5超声加工和普通加工碳化硅时平均切削力对比（2）复合材料以碳纤维、芳纶纤维等为增强相的复合材料在加工过程中容易出现表面损伤、撕裂分层、加工效率低以及刀具磨损快等问题。
采用超声加工后刀具的切削能力将大大增强，毛刺减少、刀具寿命延长。
超声加工航空蜂窝材料如图6所示。
a）圆盘刀加工b）直刃刀加工图6超声加工航空蜂窝材料（3）难加工金属材料钛合金、高温合金、高强钢等具有一定韧性的金属材料在加工时加工温度高，容易出现粘刀、刀具磨损严重等问题。
采用超声加工后有利于减小切削力、降低切削温度、改善切屑形态、减小粘刀现象以及延长刀具寿命。
钛合金超声加工和普通加工时刀具磨损情况对比如图7所示。
a）不同去除量下刀具情况对比b）不同去除量下刀具磨损对比及改善比例图7 超声加工和普通加工钛合金时刀具磨损对比5 超声加工技术未来发展趋势当前，超声加工技术处于快速发展阶段，各类新材料的使用为超声加工提供了有力的应用基础，超声加工技术也成为了这类材料精密加工的有力武器。