超聲輔助激光加工裝置的設(shè)計及其在材料加工中的應(yīng)用.pdf

1、超聲加工和激光加工是近來較為常見的特種加工工藝。由于其具有較好的加工優(yōu)勢，故被廣泛應(yīng)用于航空航天，電子電路器件以及精密機(jī)械等行業(yè)。超聲輔助激光加工是把兩者的優(yōu)勢復(fù)合的工藝方法。其加工原理：在激光加工的同時超聲振動信號激勵加工物體作高頻的微米級振動，即激光加工為主要加工，超聲振動系統(tǒng)輔助加工，物體的高頻振動能夠加快激光燒蝕區(qū)域的空氣流動，同時對加工的殘渣起到振動拋出的效果，一方面提高了激光的利用率，另一方面降低了熔渣殘留在加工表面形成重鑄

2、層?，F(xiàn)在對超聲輔助激光加工的研究還比較少，一些學(xué)者對其復(fù)合加工機(jī)理做了研究，目前對超聲輔助激光加工裝置的設(shè)計和制造還沒有一套完整的方案。本文基于此，對超聲輔助激光加工裝置的設(shè)計制造作了以下幾點研究：
　　（1）總結(jié)超聲輔助激光加工的國內(nèi)外現(xiàn)狀，提出對超聲振動輔助系統(tǒng)設(shè)計的要求。要求設(shè)計的超聲振動系統(tǒng)能夠有助于激光加工，能激勵試樣做到加工的同時自身沿著縱向做微米級的高頻振動，對于不同的加工條件，振動系統(tǒng)能夠方便的做出參數(shù)調(diào)節(jié)和改變。

3、
　　（2）對超聲振動系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析，分別研究了振板的厚度，換能器的個數(shù)，頻率和布置方式對振板振動特性的影響。最后得出超聲振動系統(tǒng)中各部分參數(shù)最優(yōu)的選擇。主要有，振板的尺寸為250mm×150mm×1.5mm，換能器采用3個頻率28KHz的沿著振板中線均勻布置方式，用有限元分析超聲振動系統(tǒng)可達(dá)到振幅3.89μm的高頻振動。
　?。?）設(shè)計制造了超聲振動系統(tǒng)，具體選擇了無極調(diào)頻的超聲發(fā)生器以及振動系統(tǒng)中包括箱體的加工，夾具

4、的設(shè)計加工，整體裝置的調(diào)試等。
　?。?）對研制的超聲振動系統(tǒng)測試，設(shè)計并搭建了用壓電式加速度傳感器測量振幅的裝置，得出系統(tǒng)平均能達(dá)到振幅3.59μm的高頻振動。把研制的超聲振動系統(tǒng)與激光設(shè)備復(fù)合對氮化硅陶瓷切槽，得出試驗結(jié)果，有超聲輔助的槽更深，槽底的微觀形貌要優(yōu)于無超聲輔助的情況。
　　本文研究一種新型的復(fù)合加工技術(shù)，把超聲振動引入激光加工，彌補了激光加工的不足，對難加工材料的切槽、打孔等工藝具有很高的應(yīng)用價值，滿足對材