加工一些硬脆固体材料,比如玻璃、红宝石、金刚石、陶瓷、石英、玉石、硅片等,用普通机械加工的方式非常困难,但是用超声波钻孔加工不一样,任何形状的孔都可以通过超声波在这些材料上加工,如图所示,在磁致伸缩超声换能器上焊接一个圆锥形能量集中器,将超声波能量集中到加工工具的末端,以便使用少量能量达到破坏材料所需的强度。
集中器顶部有一个工具头,刀头形状为工作时在材料上加工的模型,材料表面有水和磨料的混合物(磨料一般有高硬度的金刚砂、碳化硼和碳化硅),换能器在超声波发生器的作用下进行超声振动,聚光器促进刀头的高速超声振动,强烈的超声振动对润湿的磨料(金刚砂)施加切向应力,使磨料将应力分散在工件表面的各个方向,导致空化这一现象产生巨大的压力并迅速破坏材料表面,此时材料表面会留下所需的形状。
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