超声波加工原理
“超声波”就是高于人耳听觉频率上限的一种振动波，通常是指高于16kHz频率的所有振动波。超声波上限频率主要是取决于发生器，实际用的最高频率界限是在5000MH范围以内。由于超声波频率高、波长短、能量大，具有空化作用，所以传播时反射、折射、共振以及损耗等现象更显著。利用其物理特性将超声波应用于机械加工制造当中。超声波加工是利用刀具断面的超声振动，通过切削液加工脆硬材料的一种成型方法。加工时加入切削液，在刀具头振动方向加上一个不大的压力，超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转变为超声频的机械振动，变幅杆可将振幅放大到0.01～0.15mm，再传给刀具，并驱动刀具端面作超声振动，迫使切削液在工具头的超声振动下以很大速度不断撞击抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒从材料上打击下来。虽然每次打击下来的材料不多，但由于每秒钟打击16000次以上，所以仍存在一定的加工速度。切削液受刀具端部的超声振动作用产生液压冲击和空化现象促使液体钻入被加工材料的隙裂处，加速了破坏作用，而液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环，使变钝的切削液及时得到更新。

超声波的加工特点
↘加工范围广
a．可加工淬硬钢、不锈钢、高温合金、钛及其合金等传统切削难加工的金属、非金属材料；特别是一些不导电的非金属材料如玻璃（光学玻璃、微晶玻璃等）、陶瓷（氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、氮化硅陶瓷等）、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石、各种半导体碳纤维类复合材料等，对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工，但生产率低；
b．适合深小孔、薄壁件、细长杆、低刚度和形状复杂、要求较高零件的加工；
c．适合高精度、低表面粗糙度等精密零件的精密加工。
d.适用行业：3C消费电子、航空航天、模具制造、通讯行业、五金制造、船舶制造
↘切削力小、切削功耗低
超声波加工主要靠瞬时局部冲击作用，故工件表面的宏观切削力小，切削应力、切削热更小。
↘工件加工精度高、表面粗糙度低
可获得较高的加工精度（尺寸精度可达0.005～0.02mm）和较低的表面粗糙度(Ra值为0.05～0.2)，被加工表面无残余应力、烧伤等现象，也适合加工薄壁、窄缝和低刚度零件。
超声波复合加工
将超声加工与其他加工工艺组合起来的加工模式称为超声复合加工，强化了原加工过程，加工速度明显提高，加工质量得到显著改善，实现了低耗高效的目标。

超声加工结构

超声加工技术是通过将超声频电振荡转变为机械振动，使刀具旋转加工的同时施加每秒几万次的振动，使加工过程中刀具与工件产生周期性的分离，使排屑更顺畅，冷却更有效，从而达到加工表面一致性的效果，进而大幅提升加工效率，延长刀具寿命，改善工件的表面质量。
1.超声辅助加工中，超声发生器被高频交变电能激活，带动振子整体共振，能量以纵波的形式由A点产生经B点传向C点。
2.振子被激活后以微小伸缩变形的形式共振，A点与C点同时远离/接近振子的节点(B点)，振动过程中B点始终保持静正。

适用材料
难加工金属材料
材料： 不锈钢、钛合金、高温合金等
工件： 航空航天结构件、耐磨零部件、耐热部件等
光学材料
材料： 光学玻璃、蓝宝石、微晶玻璃等
工件： 镜头、透镜、辐射防护装置、手机盖板、高档表盘等
陶瓷材料
材料： 氧化铝陶瓷 碳化硅陶瓷 氮化硅陶瓷等
工件： 义齿 人工关节、5G陶瓷滤波器等
复合材料
材料： 铝基碳化硅、碳纤维、碳纤维增强金属复合材料等
工件： 高档电子封装件、航天器结构件、汽车轻量化结构等

加工案例