超声波在辅助磨削方面的应用

摘要：超声磨削是利用超声波能量进行高效磨削加工的一种方式。其原理是通过超声波发生器产生高频振动，将振动能量传递到磨削工具上，使工具与工件之间产生微小的冲击力，从而实现高效、精确的磨削加工。这种设备具有操作简便、加工精度高、热影响小等优点，被广泛应用于金属加工、陶瓷加工、玻璃加工等领域。

超声磨削设备在制造业中具有广泛的应用场景。例如，在金属加工过程中，超声磨削设备可用于零件的表面处理、凹槽加工、倒角加工等；在陶瓷加工中，可用于制作陶瓷制品的精细加工；在玻璃加工中，可用于玻璃的切割、磨边等。此外，超声磨削设备还可应用于医疗器械、珠宝加工等领域。

关键词：超声磨削，高频振动，加工

一、项目简介

超声振动磨削按砂轮的振动方式可分为纵向振动和扭转振动。前者是直接利用换能器和变幅杆在超声波发生器的作用下,产生纵向振动进行磨削，一般用于平面磨削;后者利用磁致伸缩换能器在超声波发生器的作用下,直接产生扭转振动，经扭转变幅杆放大后用于磨削的方法，一般多用于内外圆磨削。按超声波施加的对象可以分为施加在砂轮和施加在工件上。由于超声波振动施加于砂轮上比施加于工件上容易实现，可以避免因工件尺寸形状不同产生对超声振动系统的影响，所以一般将超声波振动施加于砂轮上,使砂轮沿工件轴向作高频振动。

图1超声波辅助磨削加工示意图

此高频振动产生的“空化"作用(是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在工作液体内形成很多微空腔，当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空泡闭合，引起强烈的液压冲击波，可以强化加工过程)，促使冷却液进人切削区、甚至磨削表面的微裂缝中，改善了磨削区的工作状况。同时各磨粒切削长度变短,磨屑变细、变短，加之磨屑不容易堵塞砂轮，磨粒能保持锋利状态，一般能比普通磨削降低磨削力30%~60%,降低磨削温度，提高加工效率1~4倍。

二、项目主要优势及特点

与传统磨削设备相比，超声振动车削的特点：

1、超声波的物理特性能使被提取物中有效成分提取更充分，提取率比传统工艺明显提高50-500%；

　2、提取时间短，超声波强化提取通常在24-40分钟即可获得相当大提取率，提取时间较传统方法较大缩减2/3以上，原材料处理量大；

　3、提取温度低，超声提取的较佳温度在40-60℃，对预热不稳定、易水解或氧化的被提取物有效成分具有保护作用，同时较大节省能耗；

　4、适应性广，超声提取下不受成分极性、分子量大小的限制；

　5、提取杂质少，有效成分易于分离、纯化；

　6、提取工艺运行成本低，综合经济效益明显；