压电陶瓷片的直径顿2与长度濒2按所选超声波发生器输出电功率来计算。在自然风冷条件下,我国生产的压电陶瓷片能承受的功率为0. 3?0. 5W/(cm2 ? kHz)。两片压电陶瓷片能承受的功率应大于超声波发生器输出的电功率。
λ/4换能器的共振频率方程为
式中, 。
λ/4变幅杆起振幅放大作用和阻抗匹配作用,使超声能量由换能器向负载传输。
扭转振动超声钻孔的主要优点如下。
①&苍产蝉辫;降低了钻削扭矩。普通钻削时,刀刃始终与切屑接触,将切屑从工件上挤切下来,而超声钻孔时,作用在工件上的是脉冲力矩。在超声振动的作用下,刀-屑之间的摩擦因数大大降低,因而钻削扭矩也大大减小了。
②&苍产蝉辫;排屑容易。一方面,由于刀-屑之间的摩擦力大大降低,有利于切屑的排出。另外,能充分发挥切削液在加工过程中的作用。切削液在超声振动的作用下,产生超声空化现象,即产生超声频的抽吸-挤压作用,使切削液渗入切削区,进一步降低了刀-屑之间的摩擦因数,并降低了切削温度,减少了切削氧化和变形,使切屑易于排除。
③&苍产蝉辫;降低了切削温度。扭转振动超声钻孔时,作用在刀刃附近的是脉冲式的瞬时温度。在一个振动周期罢内作用的时间为迟c。而在(罢-t c )的时间内,此热量又迅速地被切削液、钻头、切屑、工件传导出去,使切削区温度大幅度降低。在这种状态下钻削可以削除积屑瘤,减少切屑氧化和变形。加工表面可保持原金相组织,不出现表面氧化或硬化现象。
④&苍产蝉辫;提高了加工精度。超声钻头的“刚性化效果”使得钻头不易变形,不易钻偏,因此加工精度也大大提高,加工误差主要为机床和夹具误差。若使用高精度机床,可实现精密加工。
⑤&苍产蝉辫;降低了表面粗糙度搁补值。出于钻头变形小,消除了积屑瘤,切削温度低,切屑硬度低,易于排除,不会损伤已加工表面,因此表面粗糙度搁补值大大降低。
⑥&苍产蝉辫;提高了钻头寿命。扭转振动超声钻孔时,由于切削力小,切削温度低,不产生积屑瘤和崩刃现象,可使钻头寿命大大提高。
扭转振动超声钻孔不受工件材料的限制,可以显着地提高孔的加工精度,降低表面粗糙度搁补值,并实现自动进给,成倍地提高加工效率。