焊接精密度0.01mm

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超声加工技术发展概况(二)

来源: | 发布日期:2022-09-01

  较早研究超声加工技术的国家是日本,20 世纪 50 年代初,日本在甲府设立了专门的振动切削研究所,许多大学和科研机构也都设有这个研究课题。日本研究超声加工的最有权威的主要代表人物有两位:一位是中央大学的岛川正 教授,《超音波工学——理论和实际》是他的代表作;另一位是宇都宫大学的部淳一郎教授,他在 1956 年提出了系统的振 切削理论,发表了大量论文,出版了《精密加工、振动切削基础及应用》 专著,他首先把振动切削理论成功地应用子车、刨、、钻、镗、铰 、拉、磨削、螺纹加工、齿轮加工、拋光、珩磨、拉伸与挤压 等冷热加工领城,取得了意想不到的效果与显著的经济效益。日本研究人员不但把超声加工用在普通设备上,而且在精密机床、数控机床中也引入了超声振动系统。1977 年日本将超声振动切削与磨削用于生产,可对直径为 Φ600mm大型船用柴油机缸套进行镗孔。

  前苏联的超声加工研究也比较早,20世纪50年代末 60年代初已经发表过关于超声加工的很有价值的论文,在超声车削、钻孔、磨削、光整加工、复合加工等方面均有生产应用,并取得了良好的经济效果。为了推动超声加工的应用,1973 年的苏联召开了一次全国性的讨论会,充分肯定了超声加工的经济效果和实用价值,对这项新技术在全国的推广应用起到了积极的作用。到80年代末期,苏联已经生产了系列超声振动钻削装置。

  美国手20 世纪60年代初开始对超声加工进行研究。由手当时超声加工技术还不是很成熱,包括声振系统、换能器、发生器的设计制造和质量都较差,因此停止了其研究工作。70年代中期,美国在超声钻中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面已处于生产应用阶段,超声车削、钻孔、镗孔已处于试验性生产设备原型阶段。1979 年通用超声振动切削系统已供工业界应用,目前已形成部分标准。

德国和英国也对超声加工的机理和工业应用进行了大量的研究,并发表了许多有价值的论文,在生产中也得到了积极的应用。例如,英国于 1964 年提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工方法,克服了一般超声加工深孔时加工速度低和精度差的缺点,取得了较好的效果。

  我国超声加工技术的研究始手20世纪50年代未,由于当时超声波发生器、换能器、声振系统的不成熟,缺合理的组织和持续的研究工作,很快就冷了下来。60年代末开始了超声振动车削的研究,1973 年上海超声波电子仪器厂研制成功 CNM-2型超声研磨机。1982年,上海钢管厂、中国科学院声学研究所及上海超声波仪器斥研制成功超声拉管设备,为我国超声加工在金属塑性加工中的应用填补了空白。1983年10月,原机械电子工业部科技司委托 《机械工艺师》杂志编辑部在西安召开了我国第一次“振动切削专题讨论会”,会议充分肯定了振动切削在金属切削中的重要作用,交流了研究和应用成果,促进了这项新技术在我国的深 研究和推广应 用。1985 年,广西大学、南京电影机械厂和南京刃具厂联合开发了我国第一套“CZQ-250A 型”超声振动切削系统。同年,原机械电子工业部第 11 研究所研制成功超声旋转 加工机,在玻璃、陶瓷、YAG 激光晶体等硬脆材料的钻孔、 套料、端铣、内外圆磨削及螺纹加工中,取得了良好的工艺效果。1987 年,北京市电加工研究所在国际上首次提出了超声频调制电火花与超声波复合的研磨、 拋光加工技术,并成功应用于聚晶金刚石拉丝模的研磨和抛光。1989年,我国研制成功超声珩磨装置。1991年研制成功变截面细长杆超声车削装置。到 1993  年为止,我国己发表了 300 多篇有关超声加工方面的科学研究论文。

 20世纪末到本世纪初的十几年间,我国的超声加工技术发展迅速,在超声振动系统、 深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究,尤其是在 金刚石、陶瓷、玛瑙、玉石、淬火钢、模具钢、花岗岩、大理石、石英、玻璃和烧结永磁体 等难加工材料领域解决了许多关键性问题,取得了良好的效果。例如,哈尔滨工业大学谢涛等采用有限元法对传统拉丝和超声拉丝过程进行仿真研究,并研制了一套拉丝实验系统,通过研究超声振动对金属丝拉拔过程的影响,发现超声拉丝明显降低了拉拔力,改善了表面质量,金属丝不均匀变形减小,为更好地掌握超声波在拉丝加工中的作用机理及拉丝加工的塑性成形规律提供了科学依据。吕正兵、徐家文对工程陶瓷超声加工进行了基础的实验研究,得出了工程陶瓷超声加工的一些规律,为今后工程陶瓷的应用提供了更为广周的前景。王超群等利用改装后的数控超声加工装置对 Al2O3,进行了工艺试验,其数控超声加工是对传统超声加工的技术创新,具有传统超声加工所无法比拟的特点,初步掌握了对 Al2 O3的加工工艺规律。郑建新等通过数学物理模型分析超声加工声学系统的动力学规律,探讨工具杆的局部共振现象,得出当工具杆发生局部共振时,变幅杆和工具杆连接处为位移节点,且此时系统处于谐振状态的结论,并推导了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率关系。

       可以相信,随着超声加工设备的不断完善和理论研究的不断深人,超声加工技术必将在我国技术进步和社会主义现代化建设中起到重要的作用。



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