超聲振動加工透過超聲波振動切削系統將超聲波能量施與刀具☁₪，使其產生沿主切削運動方向的一定振幅的超聲頻振動☁₪，形成脈衝力作用的分離型的脈衝切削☁₪，消除切削過程的擠壓和微觀的低頻彈性振動☁↟。由於這種切削機理不同於普通切削機理☁₪，切削區溫度室溫化☁₪，切削力只是普通切削的1/10～1/3☁₪，切削剛性化☁₪，加工精度和表面質量可以提高几級☁₪，刀具耐用度提高几倍☁↟。目前我們已經成功的對難加工材料進行了超聲波振動鏜孔加工☁₪，得到了上面提到的加工效果☁↟。現在正在著手研究超聲波振動銑削技術☁↟。
超聲振動加工中的自動頻率跟蹤問題深受國內外研究│₪₪↟、應用者重視,特別是國外,由於起步早,應用廣,形式也很多☁↟。下面介紹幾種典型系統╃✘：
1│₪₪↟、模擬試驗式頻率跟蹤系統
前蘇聯的一項早期研究認為,超聲裝置在載荷狀態下,換能器系統的固有頻率會發生變化,輸出振幅減小,為獲得大振幅以提高加工質量,應使系統工作在諧振狀態下☁↟。實現方法:透過模擬試驗,找出各種載荷下的對應固有頻率,工作時,根據載荷情況,調節電源的頻率至相應的f′o,從而保證系統的諧振工作狀態☁↟。
該方法思路簡單,所需的裝置少,但存在以下缺陷:
(a)由於各種加工裝置的性質不同,即使載荷相同,其固有頻率變化也不會相同,因此實驗資料通用性差☁↟。
(b)由於振動系統的固有頻率受多種因素影響,而模擬試驗不可能照顧到各個方面,因此,資料的可靠性不強,失諧在所難免☁↟。
(c)不易自控☁↟。鑑於以上缺陷,該法不能推廣使用☁↟。
2│₪₪↟、利用聲—電換能器提取諧振頻率訊號從而實現自動頻率跟蹤
利用聲—電換能器提取反饋(跟蹤)訊號是聲反饋的一種☁↟。該法根據反磁致伸縮原理,把工作換能器同時作為敏感元件,在其上繞制測量線圈☁↟。換能器工作時的伸縮振動,將在測量線圈中感應出電動勢☁↟。該電動勢的大小與換能器的振幅成比例☁↟。工作時,不斷小幅度改變電源頻率,測量並處理感應電動勢,從而得到諧振頻率☁↟。
這種方法,控制思路科學,實用效果好,對工作機及其負載無特殊要求,適應性廣,自動跟蹤易於實現☁↟。不足之處是工作換能器兼作敏感元件,其結構必然較為複雜☁↟。
3│₪₪↟、電反饋法
電反饋法把換能器等機械系統等效為一個電負載☁↟。測量等效電路中的訊號,並加以比較☁↟。當諧振時,其迴路電流電壓同相位,即電位差為0;當電壓超前電流時,工作電源頻率高於換能器的固有振動頻率;反之,當電壓滯後電流時,工作電源頻率低於換能器的固有振動頻率☁↟。因此,只要測量出電壓│₪₪↟、電流的相位,加以比較,即可判斷出工作狀態,再進行適當調整即可使系統工作在諧振狀態☁↟。
該法用電子線路控制,不涉及換能器等機械系統的結構│₪₪↟、尺寸☁↟。因此,適應性廣☁↟。
4│₪₪↟、電反饋自動頻率跟蹤系統
該法把換能器系統等效成橋式迴路的一個電學臂☁↟。工作原理:用橋式電路補償電學臂,用運算放大器的差動放大形式對壓電振動子(換能器)的傳輸函式進行補償運算☁↟。
該法的主要缺陷為:精細的動態平衡不易實現,參量調節範圍不大☁↟。
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