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什么是超音波加工？硬脆性材料的“殺手”

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月07日 11:22

前不久在CMF設(shè)計(jì)軍團(tuán)的技術(shù)交流群內(nèi)，有朋友提到超聲加工的問題，為了讓大家更了解這種工藝，筆者特此寫了這篇文章，希望對你有所幫助！

一、什么是超音波加工？

超聲加工通俗來講就是把高頻振動的能量附加在機(jī)械加工上，用這種能量來進(jìn)行更高效、更精準(zhǔn)的加工。由于這種工藝是在超聲波的幫助下，再硬的產(chǎn)品也可以通過較小的力度和較高的進(jìn)給功率進(jìn)行加工。特別是對一些難加工、對表面處理要求高的產(chǎn)品有著很大的優(yōu)勢。超聲加工的種類比較多，比如超聲焊接、鉆孔、打磨拋光、切削等。如果按照工藝屬性來分的話，包括超聲復(fù)合加工、微細(xì)超聲加工等，這些都是基于工藝本身上的延展。

為了讓大家更好的理解這種加工原理，我們看一段一分鐘視頻：

超聲加工的設(shè)備非常關(guān)鍵，決定超聲能量的穩(wěn)定性與適應(yīng)性，一般會有專門的超音波主軸、超音波換能器、超音波刀柄等零部件，目前超音波加工的技術(shù)差異大多在于設(shè)備上，先進(jìn)設(shè)備企業(yè)主要在德國、美國等。不過目前國內(nèi)設(shè)備廠也在不斷研發(fā)，趕超國外設(shè)備技術(shù)。

圖超音波機(jī)床，來自光巨精機(jī)官網(wǎng)

圖超聲主軸，來源于昊志機(jī)電官網(wǎng)

在實(shí)際超音波加工過程中，振動磨削是最優(yōu)也是最高效的一種加工方式，整個過程是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，工具自身的高頻振動、旋轉(zhuǎn)及多方位進(jìn)給運(yùn)動，對工件表面可以達(dá)到一種千錘百煉的加工效果。

超音波可加工的材料種類較多，除了不銹鋼等難加工金屬，對陶瓷、玻璃、藍(lán)寶石、碳纖維等硬脆性材料有著非常大的加工優(yōu)勢。廣泛應(yīng)用于手機(jī)等3C、醫(yī)療、汽車、軍工、半導(dǎo)體、航天等領(lǐng)域。

二、相比于傳統(tǒng)CNC，超音波加工的優(yōu)勢有哪些？

1. 耗材的壽命

對于CNC這類加工設(shè)備來說，刀具的使用壽命直接影響加工精度、效率及成本，超音波加工由于力度和熱負(fù)荷都比較小，因此對刀具及工件的損壞度很小，并且可以極大提升其切削等加工能力，即使加工如不銹鋼、陶瓷這類材料也是如此。一般情況下很難出現(xiàn)燒毀、折斷、磨損量巨大的情況，比如一個銑頭能加工多達(dá)十到二十幾個工件。

2. 產(chǎn)品表面質(zhì)量

超音波的加工及刀紋痕跡不明顯，采用這種加工方式可以極大提升產(chǎn)品表面質(zhì)量。