超声砂带抛光是很有发展前途的超精密加工方法，常用开式系统。图7-8为加工磁盘的开式加工系统。在系统中可对接触轮施加一径向振动，以便产生网状微切削痕纹，降低表面粗糙度，砂带以极缓慢的速度进给；工件主轴转速为40〜50r/min；接触轮振动频率 =15〜20kHz；振幅10~20μm左右，可用超声振动来实现接触辊的振动。

       

超声砂带抛光是一种复合加工工艺。实现超声振动与砂带抛光的叠加要解决以下三个问题。

（1）波的反射对叠加效果影响

根据声学理论，当超声波入射到两种介质的平面分界面上时，产生反射波与折射波，反射波消耗声能，折射波是加工用的有效声能。在超声振动系统设计中应尽量减少反射面，分界面应具有良好的平面度及低粗糙度，系统应有利于超声能量向加工区传播。

（2）超声振动负载大小的决定

接触轮是作为负载来处理的，在设计超声振动变幅杆时，要考虑负载的大小。一般应使接触轮的横向尺寸小于1/10波长，纵向尺寸小于1/4波长。满足这一条件时，接触轮直径最大为30mm,长度为75mm。接触轮过大，将影响超声振动系统的固有频率，超声波发生器频率调节范围内找不到共振频率，或根本不振动。

（3）超声振动叠加方向的选择

以接触轮为参照系，超声振动可沿X、Y、Z三个方向叠加。实际上，沿接触轮径向，即垂直于砂带与工件接触面方向上叠加超声振动较易实现。

超声砂带抛光时有四个运动：工件随主轴的回转运动（主运动），砂带缓慢的送带运动，砂带头架沿工件加工表面方向的进给运动，接触轮的超声振动。砂带抛光运动实现磨料对工件表面的切削、刻划与滑擦作用。接触轮的超声振动有冲击抛光作用。砂带获得振动的每个振动周期，磨粒与切屑都有一个脱离接触面的瞬间，促进抛光液向抛光区扩散，促进了润滑作用，防止了黏结区形成，降低了摩擦因数与摩擦力。超声振动使能量集中在磨粒的局部小范围内，使磨粒与工件接触区产生微观软化，降低了工件材料表层塑性变形抗力，同时材料晶格缺陷吸收超声波能量，激活位错的扩展，使加工变得容易。超声强化作用使超声砂带抛光能够提高加工质量和加工效率。

超声砂带抛光磨粒运动轨迹合成，工件主运动角位移为  。

 

工件位移（S₁），线速度（ ）为

式中， 为工件加工面回转半径；n为主轴转速；t为时间。

接触轮振动的位移（）及振动速度（ ）分别为

 

 

式中，a为超声振动振幅；ω 为角频率（ ）；t为时间；f为超声振动频率。

因砂带送带速度（ ）缓慢，砂轮架进给速度（ ）起继续加工作用。在考察运动轨迹合成时，可忽略不计。因此，砂带上某颗磨粒的运动轨迹为 与 的位移合成。即

运动轨迹合成运动是一条以阿基米德螺旋线为中性轴的简谐振动。只要n与振动频率f互为质数，运动轨迹就不会重复，抛光轨迹成均匀的网状网纹。

将抛光砂带用于收录机磁头、计算机硬盘铝合金基体的抛光与纹理加工。采用图7-8所示的开式系统加工硬盘环形纹理，使用刚玉砂带，砂带厚25μm ,磨粒平均尺寸3μm ,工件转速为400r/min,接触轮直径为35mm,加压负荷22N,砂带进给速度500mm/min, 加工时间20s后即可获得良好的加工效果。

用超声砂带抛光硬盘基体，使用聚酯薄膜砂带，切削速度35m/min,采用滚花表面接触轮，其表面加工粗糙度Ra= 0.043μm，加工时间125min,用光滑表面接触轮，得Ra= 0. 073μm,平均加工时间为20min。