超声加工与振动切割技术综述与创新进展

超声加工及振动切割技术是现代制造业中的重要分支，它结合了超声波特有的物理特性，实现了精密和高效加工。本文主要围绕以下几个方面展开： 1. 超声加工方法与应用类别： 超声加工通过与磨料、切削刀具或冲头等工具结合，形成超声磨料加工和超声复合加工两种主要方式。前者利用磨料的冲击力，后者则利用超声波的传播特性与传统加工方法结合。这些方法广泛应用于微电子、精密机械、航空航天等领域，处理各种复杂形状的零件。 2. 超声振动系统的研究与进展： 超声振动系统是超声加工设备的核心，传统上采用纵向振动并追求“全调谐”状态。近年来，研究者如范国良、应崇福等人探索了细长杆的“局部共振”调谐，使得设计更为灵活，例如，只需考虑加工深度和套料长度，而振动频率可根据工具杆长度动态调整。丁大成等人发明的纵弯型振动系统，结构简化，性能优越，已经获得专利，尤其在制作车刀时表现出节能和安装便利的优势。 日本的科研机构则研发出新颖的半波长弯曲振动系统，将切削刀具安装在换能器的一半波长处，采用半圆形压电陶瓷片，实现了小型化、结构简化和刚性增强。此外，他们还开发了一种“纵一弯”型振动系统，应用于手持式超声复合振动研磨机，具有较高的纵向振动频率（28kHz）和弯曲振动频率（39kHz），以及一定的功率输出。 超声加工技术的发展不仅涉及新型振动系统的创新，而且在实际应用中不断优化设备性能，提高加工精度和效率。这些进步对于推动精密制造和超精密加工技术的发展具有重要意义，同时也展现了超声加工在现代工业生产中的广泛应用潜力。