虽然超声加工设备的功率和结构有所不同，但其基本组成相同。一般包括超声发生器、超声振动系统、机床和磨料悬浮液循环系统，其主要组成如图2-16所示。

（1）超声波发生器

超声波发生器（又叫做超声电源）的作用是将工频交流电转换为超声频振荡，以供给工具端面往复振动和去除工件材料的能量。

当某种原因引起超声波振动系统共振频率的变化时，可通过“声反馈"或“电反馈"使 超声波发生器的工作频率能自动跟踪变化，保证超声波振动系统始终处于良好的谐振状态。为此，一般要求超声波发生器应满足如下条件：

① 输出阻抗与相应的超声振动系统输入阻抗匹配；

② 频率调节范围应与超声振动系统频率变化范围相适应，并连续可调；

③ 输出功率尽可能具有较大的连续可调范围，以适应不同工件的加工；

④ 结构简单、工作可靠、效率高，便于操作和维修。

（2）超声振动系统

超声振动系统主要包括超声换能器 、超声变幅杆和工具。其作用是将由超声波发生器输出的高频电信号转变为机械振动能，并通过变幅杆使工具端面作小振幅的高频振动，以进行超声加工。

①超声换能器。换能器的作用是将高频电振荡信号转换成机械振动。目前，根据其转换原理的不同，有磁致伸缩式和压电式两种。

a. 磁致伸缩式超声换能器。磁致伸缩效应是指铁、钻、镣及其合金或铁氧体等材料的长度可随所处磁场强度的变化而伸缩的现象。镣在磁场中的最大缩短量为其长度的0.004%，铁和钻则在磁场中为伸长。当磁消失后又恢复原有尺寸。这种材料的棒杆在交变磁场中，长度将交变伸缩，端面将交变振动。

为了减少高频涡流损耗，超声加工中常用纯镣片叠成封闭磁路的镣棒换能器，即镣磁致伸缩式换能器。其机械强度较高，输出功率较大，常用于中功率和大功率的超声加工，不足的是镣片的涡流发热损失较大，能量转换效率较低，加工过程中需用风或水冷却，否则随着温度的升高，磁致伸缩效应变小甚至消失，也可能将线圈绕组的绝缘材料烧坏。

如果输入磁致伸缩换能器线圈中的电流是交流正弦波形，那么每一周波的正半波和负半波将引起磁场两次大小变化，使换能器也伸缩两次，出现“倍频"现象。倍频现象使振动节奏模糊，并使共振长度变短，对结构和使用均不利。为了避免这种倍频现象，常在换能器的 交流励磁电路中引入一个直流电源，叠加一个直流分量，使之成为脉动直流励磁电流，或并联一个直流励磁绕组，加一恒定的直流磁场，镣棒长应等于超声波半波长或其整数倍，使之处于共振状态。

b. 压电效应超声换能器。压电效应是指石英晶体、钛酸切以及错钛酸铅等物质在受到机械压缩或拉伸变形时，在其两端面上产生一定的电荷而形成一定的电势。相反，改变两端面上的电压，会产生伸缩变形的现象。若利用上述物质的压电效应，在两面加16kHz以上的交变电压，则该物质会产生高频的伸缩变形，使周围的介质作超声振动。 为了获得最大的超声波强度，应使晶体处于共振状态，故晶体片厚度应为声波半波长或其整数倍。

石英晶体的伸缩量太小，3kV电压才能产生0.01µm以下的变形。钛酸锐的压电效应比石英晶体大20〜30倍，但效率和机械强度不如石英晶体；错钛酸铅具有二者的优点，一般 可用作超声波清洗、探测和小功率超声加工的换能器。

② 超声变幅杆。超声变幅杆（又称超声变速杆、超声聚能器）的作用是放大换能器所获得的超声振动振幅，以满足超声加工的需要。常用的变幅杆有阶梯形、圆锥形、指数形、悬链形等几种。变幅杆沿长度上的截面变化是不同的，但杆上每一截面的振动能量是不变的（不考虑传播损耗）。截面越小，能量密度越大，振动的幅值也就越大，所以各种变幅杆的放大倍数都不相同。

为了获得较大的振幅，应使变幅杆的固有振动频率和外激振动频率相等，处于共振状态。为此，在设计、制造变幅杆时，应使其长度等于超声振动波的半波长或其整数倍。

应该指出，超声加工并不是整个变幅杆和工具都是在作上下高频振动，与低频或工频振动概念完全不一样。超声波在金属棒杆内主要以纵波形式传播，引起杆内各点沿波的前进方向按正弦规律在原地作往复振动，并以声速传导到工具端面，使工具端面作超声振动。