用于精密研磨的压电超声波复合振动系统的设计
Weiqing Huang1, Kaijie Huang1, Qunyou Zhong1
1School of Mechanical and Electrical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China.
Micromachines
|April 26, 2025
概括
使用纵向扭转振动的超声波加工显著提高了蓝宝石表面的质量. 与传统技术相比,这种先进的方法可以降低表面粗度,提高平整度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 制造业 制造技术 制造技术
背景情况:
- 蓝宝石的硬度和脆性对传统的加工构成挑战,导致像划痕和微裂纹这样的表面缺陷.
- 超声波加工为加工硬脆材料提供了先进的解决方案,旨在最大限度地减少损坏并增强表面表面.
研究的目的:
- 设计和验证一个集成的超声波纵向扭矩振动系统,用于加工蓝宝石.
- 研究加工参数对蓝宝石表面粗度 (Ra) 和材料去除率 (MRR) 的影响.
- 为了比较纵向扭曲振动与蓝宝石研磨中纯纵向振动的有效性.
主要方法:
- 一种新型超声波纵向扭矩振动系统的模拟和实验测试,包括喇设计和振幅分析.
- 在使用不同振动模式的蓝宝石工件上进行比较研磨实验.
- 使用实验数据分析表面粗度 (Ra) 和表面平坦度.
主要成果:
- 设计的超声波系统实现了19.857 kHz的共振频率,具有特定的纵向 (4.2 μm) 和扭矩 (1.8 μm) 幅度.
- 超声波纵向扭曲研磨将蓝宝石表面的粗度从960.6nm降低到82.6nm,并将平度提高到84.3nm.
- 与纵向振动相比,纵向扭转振动使表面粗度降低了48%,表面平坦度增加了88.3%.
结论:
- 集成的超声波纵向扭转振动系统是有效的加工硬脆的材料,如蓝宝石.
- 这种复合振动方法比传统的超声波纵向振动提供了优越的表面质量改进.
- 这些发现为应用复合超声波加工提供了实际指导方针,以提高蓝宝石和类似材料的加工效果.
