中國粉體網(wǎng)訊 頻率高于20KHz的聲波被稱為超聲波。超聲加工就是利用超聲振動，將高頻振動能量附加到機械加工過程中的一種特種加工方法，英文簡稱為USM。
超聲加工是利用超聲振動工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動進行振動加工，或利用超聲振動使工件相互結(jié)合的加工方法。
在硬脆材料去除加工領(lǐng)域，機械加工利用工具對工件的作用力去除材料，工具磨損比較嚴重；電加工性能則受到工件材料導電性的限制；激光加工過程中產(chǎn)生的大量熱量易使工件表面形成裂紋與發(fā)生氧化；而超聲加工是非接觸加工，加工性能不依賴于材料的導電性，加工過程中產(chǎn)生的切削熱也很小，是玻璃、工程陶瓷、硅晶體、石英晶體等硬脆性材料最有效的加工方法。
超聲波加工特點與優(yōu)勢
1.光潔度、精度好
超聲波加工材料是依靠磨料瞬時局部的沖擊作用，故產(chǎn)生的宏觀切削力小，相應(yīng)的切削熱也很少，不會產(chǎn)生表面燒傷或者形變，所以能達到更好的光潔度和加工精度。
2.適合加工硬脆性材料
極限切削力是保證硬脆性材料超聲磨鉆工藝的首要條件，超聲加工的加工方式和原理，相較于普通加工，能大幅減小對工件表面的切削力、切削熱，以及刀具負荷，能顯著提升難加工材料的加工效率。
為玻璃、陶瓷、藍寶石、碳化硅等硬脆性材料加工提供高效、高質(zhì)的處理方法。
3.易于微小孔加工與拋光
一般而言，普通加工方法不容易去除小孔，刀具切割精度低，但是超聲波加工效率高，以每秒20000次以上的頻率，每次僅清除少量材料，有效降低了刀具切割力，保證了加工效率，提升了表面加工質(zhì)量。
4.無需改變機床結(jié)構(gòu)
隨著超聲加工技術(shù)不斷發(fā)展，目前超聲系統(tǒng)可實現(xiàn)小型化、模塊化設(shè)計，適用于不同類型加工機床，使用門檻低，可快速部署。
超聲波加工技術(shù)的應(yīng)用
一般的難加工材料有高溫合金、鈦合金、高強鋼、復合材料、陶瓷材料等，這些材料硬度高、強度高、不易磨損、不易氧化，以及擁有良好的耐熱性、耐腐蝕性等優(yōu)點，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用在機械制造、國防以及航空工業(yè)等領(lǐng)域。
1.陶瓷
陶瓷材料是典型的難加工材料，一直以來磨削是唯一的加工方法。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們嘗試采用超聲波、電火花、離子束、激光及復合加工等方法來加工陶瓷，并且取得了一定的研究成果。其中超聲波加工陶瓷材料有著獨特的優(yōu)勢。
美國堪薩斯州立大學將超聲旋轉(zhuǎn)加工應(yīng)用于ZrO2陶瓷的加工中，確定了加工參數(shù)對材料去除率的影響，促進了超聲旋轉(zhuǎn)加工技術(shù)在氧化鋯陶瓷材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
2.碳纖維
碳纖維是一種由碳元素組成的特種纖維，其具有低密度、高強度的特點，廣泛應(yīng)用于國防軍工及民用等方面。工業(yè)上對碳纖維材料切片加工采用的是往復式游離磨料線鋸切片技術(shù)，但其加工效率低，線鋸壽命短。
沈陽理工大學的張遼遠等通過對超聲金剛石線鋸復合加工碳纖維材料工件的對比試驗，得出在超聲輔助作用下，加工過程中鋸切力更小，表面粗糙度值更低，工件加工軌跡直線度以及表面加工質(zhì)量更好。
3.金剛石
聚晶金剛石(PCD)是一種新型材料，它與天然金剛石性能相近，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。但是PCD硬度高、耐磨性高，傳統(tǒng)的加工方法難以對其進行有效的加工。
北京交通大學的張勤儉等利用電火花超聲復合加工技術(shù)對聚晶金剛石進行了加工試驗，試驗證明這種方法十分有效，特別適合聚晶金剛石這類硬脆材料的研磨與拋光加工。
4.其他應(yīng)用
利用超聲激光增材工藝制造氧化鋯-氧化鋁陶瓷部件，發(fā)現(xiàn)超聲振動可以細化晶粒，使材料分布得更加均勻，并抑制裂紋的萌生和擴展，制得的零件具有更高的硬度、耐磨性和更好的壓縮性能。
對氧化鋁陶瓷和氧化鋯進行了超聲噴丸處理，經(jīng)過處理后可以在工件表面產(chǎn)生較高的殘余壓應(yīng)力，提高了陶瓷材料的抗斷裂性能。
超聲骨刀是一種利用高強度聚焦超聲原理進行骨手術(shù)的醫(yī)療器械。骨組織有良好的切割作用，手術(shù)精度高，對神經(jīng)、血管及其他軟組織有很好的保護作用，出血少，術(shù)中視野清晰。
結(jié)語
超聲加工技術(shù)的發(fā)展及其取得的應(yīng)用成果是可喜的。一方面，材料加工的客觀需要推動和促進了超聲加工技術(shù)的發(fā)展;另一方面，超聲加工技術(shù)提供的強有力加工手段，又促進了新材料的發(fā)展。材料加工中的許多課題需要我們共同去探討。展望未來，超聲加工技術(shù)的發(fā)展前景是美好的。
參考來源
繆興華.微細超聲加工研究現(xiàn)狀
曹鳳國等.超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢
張德遠等.超聲加工技術(shù)的研究進展
房善想等.超聲加工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢
