旋转超声加工技术研究进展_郑书友
ISSN 1000-0054CN 11-2223/N
清华大学学报(自然科学版)J T singh ua Un iv (Sci &Tech ),2009年第49卷第11期
2009,V o l.49,N o.1116/38
1799-1804
旋转超声加工技术研究进展
郑书友1,2
, 冯平法1
, 徐西鹏
2
(1.清华大学精密仪器与机械学系,北京100084;2.华侨大学机电及自动化学院,厦门361021)
收稿日期:2008-11-03
基金项目:摩擦学国家重点实验室资助项目(SKLT 08B11)
作者简介:郑书友(1979—),男(汉),安徽,博士后。
通讯联系人:冯平法,副教授,E -mail :fengpf @tsingh ua .edu .cn
摘 要:旋转超声加工是集传统超声加工与磨料磨削加工为一体的复合加工,是硬脆性材料加工的一种有效方法,具有良好的应用前景。该文综述了旋转超声波加工技术发展历程,概述了当前具有代表性的旋转超声加工机床的主要技术特征,概括旋转超声加工在机理分析和模型建立上的发展,重点介绍了旋转超声波加工技术在钻削、铣削和磨削等方面的应用,最后结合作者近几年的研究成果,提出旋转超声加工技术在机床研制、理论研究、工具制备和实验加工等方面研究的趋势。
关键词:旋转超声加工;加工机理;材料去除模型中图分类号:T B 559
文献标识码:A
文章编号:1000-0054(2009)11-1799-06
Development trends of rotary ultrasonic
machining technology
ZHENG Sh uyou 1,2,FENG Pin gfa 1,X U Xipeng 2
(1.Department of Precision Instruments and Mechanology ,T s inghua University ,Beij ing 100084,China ;
2.College of Mechanical Engineering and Automation ,
Huaqiao University ,Xiamen 361021,China )
Abstract :Rotary ultras onic m achining is a h ybrid m achining process comb ining the material removal m ech anis ms of conven tion al ultrasonic machining an d diam on d grinding ,w h ich has b een sh ow n to be a promisin g,cos t-effective mach ining method for hard,brittle materials.T his paper des crib es recent developm ents in rotary ultrasonic m achining ,the m ain perfor man ce parameters of typical rotary ultrasonic s ystem s and recent developments on modeling of the mach ining mechanism s and material removal.T he m ain ap plications of rotary ultrasonic mach ining,including dr illing ,milling an d grinding,are stress ed.Future developmen t trends in rotary ultrasonic machin ing,includin g mach ine tools ,theoretical models,diamond tool fab rication and experimental research are als o des crib ed.
Key words :rotary u ltras onic mach ining;
machin ing mechanism ;
modeling of material removal rate
超声技术在工业中的应用开始于20世纪10—20年代,是以经典声学理论为基础,同时结合电子
技术、计量技术、机械振动和材料学等学科领域的成就发展起来的一门综合技术。超声技术在机械加工方面的应用按其加工工艺特征,大致分为两类。一类
是带磨料的超声磨料加工,如超声孔加工、超声研磨、超声抛光、超声去毛刺等;另一类是采用切削工具与其他加工方法相结合形成的超声复合加工,如旋转超声在钻孔、磨削、铣削上的应用,超声电化学、超声振动切削、超声放电加工及超声塑性加工等
[1-2]
。
本文参阅大量国内外研究文献,结合作者的研究成果,综述旋转超声加工技术发展以及当前具有代表性的旋转超声加工机床的主要技术特征,重点分析了旋转超声加工技术的应用,最后提出旋转超声加工研究的趋势。
1 旋转超声加工技术的提出及机床的发展
1927年,美国物理学家伍德和卢米斯最早作了超声加工试验,利用超声振动对玻璃板进行雕刻和
快速钻孔[2]
。1940年前后,在文献资料上第一次出现了有用的超声加工(ultr asonic machining ,U SM )工艺技术的描述。1951年,美国的科恩制成第一台实用的超声加工机。在1960年左右,已经看到了各种用途、各种类型和加工尺寸的超声机械加工工具,并且某些型号已经开始进入正常生产[1]
。
U SM 体现了比常规机械加工技术更多的优点。它可以加工导电和不导电材料,并且复杂的三维轮廓也可以像简单形状那样快速加工。此外,加工过程不会或较少产生有害的热区域,不会在工件表面带来化学/电气变化,在工件表面上产生的残余压应力可以提高被加工零件的疲劳强度。然而在USM
中,必须供给含磨料的磨液,并且要将磨液从工具和工件之间的间隙中清除。因此,材料的去除速率相当慢,甚至在切削深度较大时停止工作。磨粒及切屑混合液返回表面时,会磨损已加工孔壁的边壁,尤其是小孔加工情况更严重。此外,磨液还要磨蚀工具本身,引起工具端面及径向的大量磨损,进而很难保证加工精度[3]。
1964年,英国人Legg e提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工的方法[3],克服了一般超声加工深孔时加工速度低和精度差的缺点。到目前为止,英、美、苏、德、日、中等国家己对超声旋转加工设备的研制以及工艺方法作了一些研究,其中具有代表性的旋转超声加工机床主要技术特征比照如表1所示[4]。
表1 国内外旋转超声加工机床技术特征
国家研制单位机床名称主要技术特征
美国So nic-M ill公司So nic-M ill10转速:0～8000r m in-1,中心频率:20kHz,功率:500W,适用
于小孔加工
德国DM G机床U lt rasonic50转速:0～6000r min-1,频率:17.5～30kHz,功率:300W,最
小孔径:0.3m m,最高精度0.2 m
英国K er ry超声公司U M T-5功率:250W,频率:20kHz
日本超音波工业公司U M T-7功率:450W,频率:20kHz,加工孔径1.6～10mm
中国原子能部十一研究所T3030-3/ZV功率:400W,频率:7～22kHz,加工孔径3～10m m
中国华侨大学旋转超声加工机床转速:0～3500r min-1,中心频率:20kHz,功率:1kW,适用
于直径60mm以下孔及面加工
2 旋转超声加工机理研究现状
在目前广泛使用的纵向振动旋转超声加工中,金刚石工具除以一定振幅作轴向超声频振动外,还作相对于工件的高速旋转运动,并且工件与工具间以一定的静压力相互作用。国内外众多学者对旋转超声加工展开了广泛的理论机理研究[2-6],简单概括如下。
2.1 超声振动的捶击作用
超声波在传播过程中,会引起介质质点交替的压缩与伸张,构成了介质间压力的变化,这种压力的变化将引起物质间机械效应。超声引起的介质质点运动加速度a=(2 f)2A,取工具头的振动频率f为20kHz,工具头的振幅A为15 m,则瞬时加速度a ≈240km/s2,假设加工时静压力F0为15N,则材料表面受到的锤击冲击力相当于为0.36M N,工件的局部应力将远远超过材料的断裂极限,导致工件材料表面产生压痕,导致微细裂纹的产生和扩展,以致材料的微观局部破碎去除。
2.2 金刚石工具的磨抛作用
在超声振动引起加工工件表面产生大量裂纹的基础上,由于金刚石工具的高速旋转,使得嵌入工件表面的磨粒在工件表面上划擦、磨抛、撕扯工件材料,从而大大加速微裂纹的扩展,造成材料的宏观破碎去除[2-3,6]。
目前国内外学者所建立的旋转超声加工材料去除理论模型,也主要考虑这一作用机理,参考超硬磨料工具切磨削机理,借助扫描电镜等先进测试手段对加工形貌的观察,结合工具与工件几何运动学过程的分析而形成的。如对于旋转超声钻削先进陶瓷的材料去除机理,Markov等认为[4],旋转超声钻削加工中,材料表面微观和宏观裂纹以及裂纹的扩展是导致材料发生脆性断裂去除的唯一机理。Prabhakar[7]和Pei等[8]先后于1993和1995年推导出基于脆性断裂去除模式的旋转超声钻削中材料去除率理论模型。1995年Pei等人采用旋转超声端面铣削方法加工陶瓷,发现材料的去除机理包括脆性去除和塑性去除;并且通过调整旋转超声钻削参数,可以实现塑性和脆性去除的不同比例[9]。Pei等人于1998年提出基于塑性变形去除模式的旋转超声钻削中材料去除率理论模型[10]。
2.3 超声空化作用
通过流体动力学可知,当超声波传播到液体介质的时候,液体中的微气泡在声场的作用下产生振动,当声压达到一定强度时,气泡将迅速膨胀,然后突然闭合,在气泡闭合瞬时产生冲击波,这种气泡膨胀、闭合、振荡等一系列动力学过程称为声空化效应。超声加工中,工作液受工具端面超声振动作用而产生高频、交变的正负液压冲击波和空化作用,将促使工作液进入被加工材料的微裂缝处,加剧机械破坏作用,强化加工过程[11]。
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2.4 液压冲击和旋转运动促进了碎屑的排出
超声空化爆破作用和工具的旋转运动使碎屑始终处于运动状态,阻止了碎屑的沉积过程,促进了碎屑在工作液中流动,加速碎屑的排除,使得加工区工作液保持动态平衡,从而保证了加工的进行[2-3]。
以上4点是国内外众多学者形成的关于旋转超声加工的主要作用机理,实验结果表明,单纯的工具旋转或超声振动对材料的去除效果都比较差,而将二者组合之后,材料的去除率得到很大的提高,因此可以认为旋转超声加工是上述各机理相互促进、综合作用的结果。
3 旋转超声加工的应用研究现状
目前,旋转超声加工在许多工业领域正得到越来越广泛的应用,例如汽车工业、工具和模具制造、光学元件、半导体工业、医疗工业等领域。
3.1 旋转超声钻削加工
旋转超声钻削中金刚石工具与工件的高频断续接触加工,保证了孔加工时切削液顺利进入切削区,切削温度和切削力大大降低,克服了普通钻削加工时出现的一系列问题,从而大大提高孔加工精度,避免裂纹和薄型材料边、角破裂问题[4]。因此,旋转超声钻削加工一直得到国内外学者的广泛注意。
在超声旋转加工工艺参数对材料去处率的影响方面,英国阿伯丁大学国王学院建立了超声加工冲击过程的非线性模型,首次解释了材料去除率在较高的静压力作用下减小的原因[12]。美国Rajurkar 等[13]在对A l2O3陶瓷材料精密超声加工的研究中,发现低冲击力会引起陶瓷材料结构的变化和晶粒的错位,而高冲击力会导致中心裂纹和凹痕的产生。Komaariha等[2]研究了不同的工件材料硬度和弹性模量的比值对旋转超声钻削和普通超声加工工件圆度和材料去除率的影响,研究结果发现H/E越大,材料去除率越高,加工孔的不圆度增大,并且加工孔的表面粗糙度增大。我国山东大学对工程陶瓷的超声振动钻削加工进行了深入的研究[14],探讨了超声振动钻削中各工艺参数对加工效果的影响,分析了超声振动钻削的材料去除机理。
在小孔及微孔加工方面,日本利用UM T-7三坐标数控超声旋转加工机床,在玻璃上加工出孔径1.6mm、深度150mm的小孔,其圆度可达0.005 m m,圆柱度为0.02mm[15]。1996年,日本东京大学利用超声加工技术在石英玻璃上加工出直径为15 m的微孔,1998年又成功地加工出直径为5 m的微孔[15]。Egashira等[16]采用工件做超声振动的方式,结合在线工具制备技术在石英玻璃上加工出直径5 m的微孔。
关于电火花超声复合加工的研究,英国申请了电火花超声复合穿孔的专利[17],用于加工在导电基上有非导电层的零件,如在金属基上涂有压电陶瓷层的零件。我国哈尔滨工业大学研究了T i合金深小孔的超声电火花复合加工,开发出了新型4轴电火花加工装置[15],应用该装置可以在T i合金上加工出D<0.2mm、且深径比>15的深小孔。
在旋转超声钻削与普通超声钻削的比较方面, Clevae[18]研究发现,旋转超声钻削的材料去除率是普通超声钻削材料去除率的10倍左右。Garff[19]研究发现,与普通超声钻削相比,旋转超声钻削可以钻削更深的小孔,并且孔的加工精度得到较大的提高。Stintno[20]研究发现旋转超声钻削加工相对普通超声钻削加工硬脆材料时所需工作压力更小,工件加工表面光洁度较高。文[21]研究发现,在相同加工条件下,旋转超声钻削孔加工的不圆度和表面粗糙度都要比超声加工的小。
关于旋转超声钻削加工工具磨损的研究,文[22]引入工具磨损比q v来评价旋转超声钻削中振动振幅对工具磨损的影响,结果显示旋转超声钻削的工具磨损q v随着振动振幅的增加而降低到一个最小值,然后再随着振动振幅的增大而增大。华侨大学对旋转超声钻削加工碳化硅陶瓷材料中工具磨损机理的研究发现,磨粒脱落为工具的主要磨损形式,而旋转超声钻削氧化铝时,金刚石工具磨损机理主要是磨耗磨损[23]。
此外,Ishikaw a等[24]在研究旋转超声钻削中超声振幅对冷却液流速的影响时发现,随着超声振幅增大,冷却液流速增大。同时,Ishikaw a等[24]发现利用旋转超声钻削和低频振动钻削相结合的复合振动钻削方法利于切屑的排出,相对旋转超声钻削,复合振动钻削能取得更好的加工效果。
3.2 旋转超声铣削加工
如上所述,旋转超声加工在孔加工方面得到了较大的发展,为了拓展其在平面铣削等方面的应用, 1999年美国堪萨斯州立大学Pei[25]提出将旋转超声加工应用于平面铣削的新途径。同时他和Hu等[26]提出一种旋转超声加工陶瓷材料去除率模型的计算方法,并将其应用到氧化锆陶瓷的加工中,确定了材料去除率和加工参数之间的关系,该研究大大推动
1801
郑书友,等: 旋转超声加工技术研究进展
了陶瓷材料旋转加工技术的发展。
大连理工大学基于快速原型分层制造的思想,提出利用简单工具实现超声分层铣削加工的新技术。研究了铣削加工中工具耗损的机理和工艺规律,提出铣削加工中工具耗损的补偿方式[27]。在此基础上,开展实验研究,探索工艺参数对材料去除率的影响规律。开辟了利用超声加工技术数控加工工程陶瓷零件的途径。
作者在自主开发的旋转超声加工机床上,结合工具材料的选择,断续和连续环面工具基体的设计和优化,针对典型石材工件,进行包括游离磨料非旋转超声、游离磨料旋转超声和固结磨料旋转超声大截面铣削加工的实验研究,分析材料去除率的影响规律,观察工件加工表面质量。结合加工过程中静压力及扭矩变化的监控和光学显微镜对工件加工形貌,为全面认识和分析旋转超声加工过程提供了基础。提出将真空钎焊工具应用于超声加工领域,通过磨损实验观察,显示钎焊金刚石工具在超声加工的应用上其优势得以更好的发挥,材料的去除率以及工具的寿命都有显著的提高[4]。
3.3 旋转超声磨削加工
文[28]借助单颗磨粒划擦实验,对径向施加超声振动的缓进给磨削加工运动学模型进行了分析,发现超声磨削相比普通磨削磨粒有较大的切入角、较短的切削长度、较厚的切屑和较低的摩擦系数。结合对Si3N4陶瓷加工试件的SEM检测、残余应力分析以及弯曲强度测试,证实了超声加工较普通加工具有较大的材料去除率,且亚表面损伤较小。
文[29]的Al2O3超声振动缓进给磨削加工实验研究发现,当超声振动方向与磨削进给方向相同时,超声振动引起的抛磨作用非常显著,超声磨削的表面粗糙度比普通磨削低。对加工表面进行SEM观察显示,Al2O3陶瓷的去除方式仍属于脆性断裂,且以晶粒粉碎、穿晶断裂为主,但伴随沿晶断裂、弹性划擦、塑性流动等现象。M ULT等[30]对氮化硅和氧化铝陶瓷材料用辅助超声振动进行了缓进给磨削加工,对磨削力、加工表面形貌、砂轮径向磨损等加以分析,指出缓进给超声磨削大大地减小了磨削力,同时砂轮的磨损较小,工件的表面粗糙度降低。
在超声精密磨削加工方面,吴雁等[31]采用在平行和垂直砂轮线速度方向上同时施加超声激励的二维超声振动磨削,对Al2O3/ZrO2(n)微-纳米复合陶瓷进行超声精密磨削加工,用原子力显微镜对磨削表面观察分析,超声振动磨削表面没有产生微观裂纹和断裂破碎,相比普通精密磨削加工,表面微观峰谷较均匀,磨削表面均匀一致性较优,陶瓷材料主要以塑性变形机理被去除。
值得提出的是,文[32]采用人工热电偶法对氧化锆陶瓷超声磨削加工和普通磨削加工弧区的温度进行了测量,首次用实验手段证实了超声加工较普通磨削加工能有效降低磨削温度,并且通过正交实验指出切深是影响磨削温度的重要因素。
4 旋转超声加工技术研究趋势
综观国内外旋转超声加工技术的研究现状,国外部分国家相继开发了性能优良的数控旋转超声加工机床,其应用也日趋工业化。但即使是市场化的性能优良的旋转超声加工机床,满额超声功率都在500 W以下,长时间工作下只推荐使用几十W甚至是十几W的超声功率。这相比大功率的非旋转超声加工机床来说,旋转超声加工机床超声功率有待于进一步的提升,研究重点集中在如何实现超声加工机床的高旋转和超声能量的有效传递与耦合。
国内的旋转超声加工技术的发展较为缓慢,与先进国家相比存在较大的差距,特别是先进超声加工机床的研制十分落后,至今还找不到市场化的数控旋转超声加工机床。但关于超声加工机床中超声电源的智能化、频率跟踪功能的实现以及功率的自动调节等方面以及超声振动系统中大功率超声换能器、多频率工作点的换能器以及纵扭和纵弯等复合换能器等功能模块的研究取得了较大的发展。如何转化这些研究成果,推动旋转超声加工机床的研制,完善机床性能,仍需努力。
在旋转超声加工中,如何实现工具与超声振动系统之间的有效连接,平稳传递超声能量,也是伴随超声加工机床研究的热点问题。在工具的设计与制造方面,与传统超硬磨料工具在磨削和抛光加工中所引起的广泛注意相比,目前关注得还比较少。而工具作为材料去除的关键因素,其工作端面的几何参数、超硬磨料的种类和粒度、浓度、制作的工艺等方面都关系到工具自身的寿命,以及加工表面质量的优劣。特别是钎焊工具以其高磨粒出露高度、大的容屑空间和磨粒、工具基体材料与钎焊剂三者间强的化学冶金结合强度,在磨削加工中的优势得到普遍认同。作者通过具体的实验研究也发现,钎焊工具完全胜任大功率的超声频冲击加工,磨料在磨损形式上,较少出现脱落、破碎,如何利用这些优势,发挥超声加工以及钎焊工具的优异性能,促进脆硬性材料
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的高效加工值得研究。
当前,旋转超声加工在实验研究方面,主要集中于工艺参数,包括超声频率、超声功率(振幅)、旋转转速、进给速度(或者静压力)、工具磨料类型、磨料浓度、磨粒粒度与材料去除率、表面粗糙度等工件加工效果和工具寿命之间的对应关系。但对于表面及亚表面损伤研究较少,因而目前很少出现旋转超声在功能陶瓷类材料加工方面的研究成果,比如光学晶体材料,表面及亚表面力学性能直接关系到零件的能量阈值高低。而超声加工一直被认为是较少产生热和力损伤的特种加工方式,并没有得到充分及有效的应用。作者相信随着高性能超声加工机床以及微细磨料工具的开发与完善,旋转超声加工在新型材料的精密和超精密加工方面将大有作为。
在前面的机理研究中曾介绍,目前建立的材料去除模型,基本借鉴磨削加工中硬脆材料的裂纹扩展机理,结合工具的超声频运动学分析。这些模型较少涉及冲击动力学特性、超声作用的特殊非线性效果(热、机械、超声空化等方面)以及工具特性等重要的因素,导致已有的模型只适用于研究者所用的工件材料,而物理参数相差较大工件材料理论和实验的结果相去甚远。因此,有关旋转超声加工材料去除机理模型的建立,还需要通过一定方式,比如考虑以上非线性效果,引入相关特性因子,将经过统一认识的几个重要作用机理结合起来,发展较为准确、适用于广泛硬脆性材料的旋转超声加工材料去除模型。
另外,目前还没有相关的研究工作,将加工过程中力和扭矩的大小与加工过程中能量分配等联系起来。超声加工区域的温度较低,如何准确测温以及加工区域温度场的理论研究和分析都值得深入研究。这些问题的解决,将更好地解释旋转超声加工在切削力和切削热上要明显优越于传统金刚石工具的切磨削加工的根本所在。
5 结束语
旋转超声加工作为功率超声加工中一个重要的研究方向,在机床研制、实验加工以及理论机理等方面的研究和发展迅速,其应用领域不断扩大,取得了丰富的成果。
今后随着高新科技的发展,一些新型材料的出现以及加工需要必将推动和促进超声加工技术的发展,特别是上述研究热点问题的解决,无疑将促进旋转超声精密和超精密加工在航空、国防、农业、医药卫生、环境保护、生物工程以及电子等领域的应用。
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1804清华大学学报(自然科学版)2009,49(11)
超声波加工的应用
超声波加工的应用及发展前景 摘要：随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术向着高精度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展。因此，特种加工作为一个时代强音等上舞台，它就具备了上述特点。超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。特别对于一些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法达到要求的工件。目前经过几十年的发展，超声波加工技术已逐步成熟，并已在一些要求条件高、加工工艺复杂、精度要求高的领域逐步发展起来，相信随着技术的发展它的应用围及领域会越来越广。 关键词：超声波；研究前沿；应用领域；超声加工的应用 引言：超声波随着技术的发展越来越为人们所应用，他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。特别在现代这个迅猛发展的社会它的地位越来越重要，我们应该加快它的发展速度，为我们所用。 超声波加工（USM）是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果，其中磨料的连续冲击是主要的。加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液，并在工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，变幅杆将振幅放大到0.01～0.15mm，再传给工具，并驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料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，从材料上被打击下来。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。 与此同时，悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的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，使变钝的磨料及时得到更新。 一、超声波加工的原理 1.1 超声波概述 “超声波”这个名词术语，用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波，通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。超声波的上限频率围主要是取决
糖尿病的研究现状及其进展
糖尿病的研究现状及其进展 发表时间：2017-05-16T15:43:05.067Z 来源：《医师在线》2017年3月上第5期作者：朱忠炎 [导读] 这种不正确的饮食方法就导致了大量糖尿病的发生，使得糖尿病成为了近年来非常常见而又高发的疾病。 永嘉县桥下镇中心卫生院 325100 摘要：随着人们生活水平的不断提高和人口老龄化的加剧，糖尿病成为了近年来非常常见且又高发的疾病。本论文从糖尿病的早期症状、糖尿病并发症、糖尿病的危害、糖尿病的研究现状以及进展等方面进行了论述，为糖尿病的研究和治疗提供一定的理论依据。 关键词：糖尿病；并发症；危害；研究进展 随着现在人们生活水平的提高，人们在饮食方面也是肆无忌惮的各种吃，这种不正确的饮食方法就导致了大量糖尿病的发生，使得糖尿病成为了近年来非常常见而又高发的疾病。 一、糖尿病的早期症状 糖尿病的早期症状主要体现在以下几个方面： 1、多饮、多食、多尿，但体重下降 因体内的糖份作为尿糖排泄出去，吸收不到足够的热量维持身体的基本需求，会常常感到异常的饥饿，食量大增，但依旧饥饿如故；平时不吃甜食的人也开始不加选择地吃很多甜食。尿液也比平时明显增多。由于摄入的糖分大都作为尿糖排泄出去，就导致体重不断下降，且下降很快。这些异常症状往往是糖尿病的先兆。 2、手脚麻痹、发抖 糖尿病人会有顽固性手脚麻痹、手脚发抖、手指活动不灵及阵痛感、剧烈的神经炎性脚痛，下肢麻痹、腰痛，不想走路，夜间小腿抽筋、眼运动神经麻痹，重视和两眼不一样清楚，还有自律神经障碍等症状。 3、眼睛疲劳、视力下降 眼睛容易疲劳，视力急剧下降。当感到眼睛很容易疲劳，看不清东西，站起来时眼前发黑，眼皮下垂，视界变窄，看东西模糊不清，眼睛突然从远视变为近视或以前没有的老花眼现象等，要立即进行眼科检查，上述症状就是糖尿病会引起的视力障碍、视网膜出血、白内障、视力调节障碍等疾病的明显表现。 二、糖尿病并发症 糖尿病是一组由多病因引起的以慢性高血糖为特征的终身性代谢性疾病。长期血糖增高，大血管、微血管受损并危及心、脑、肾、周围神经、眼睛、足等。据世界卫生组织统计，糖尿病并发症高达100多种，是目前已知并发症最多的一种疾病。糖尿病死亡者有一半以上是心脑血管所致，10%是肾病变所致。因糖尿病截肢的患者是非糖尿病的10-20倍。临床数据显示，糖尿病发病后10年左右，将有30%-40%的患者至少会发生一种并发症，且并发症一旦产生，药物治疗很难逆转，因此强调尽早预防糖尿病并发症。 三、糖尿病的危害 糖尿病会引发很多种病发症，因此危害也是非常严重的，主要有： 1、对心脑血管的危害 心脑血管并发症是糖尿病致命性并发症，这是糖尿病的危害。 2、对肾脏的危害 由于高血糖、高血压及高血脂，肾小球微循环滤过压异常升高，促进糖尿肾病发生和发展。早期表现为蛋白尿、浮肿，晚期发生肾功能衰竭，是Ⅱ型糖尿病最主要的死亡原因，这也是糖尿病的危害。 3、对周围血管的危害 主要以下肢动脉粥样硬化为主，糖尿病患者由于血糖升高，可引起周围血管病变，导致局部组织对损伤因素的敏感性降低和血流灌注不足，在外界因素损伤局部组织或局部感染时较一般人更容易发生局部组织溃疡，这种危险最常见的部位就是足部，故称为糖尿病足。4、对神经的危害 糖尿病神经病变是糖尿病最常见的慢性并发症之一，是糖尿病致死和致残的主要原因。糖尿病神经病变以周围神经病变和植物神经病变最常见，这是糖尿病的危害之一。 四、糖尿病的研究现状 糖尿病是以慢性高血糖为主要特征的一组内分泌代谢性疾病，临床主要分为3种类型: 1型、2型及妊娠糖尿病，其中2型糖尿病最为常见。目前对于各型糖尿病的具体发病机制尚无统一定论，但研究显示，糖尿病是遗传因素、自身免疫系统因素及环境因素共同作用的结果。 世界卫生组织于1980年颁布了1型糖尿病的诊断标准和分类方法，并于1985年对其进行修改，而后成为世界公认的诊断1型糖尿病的标准和分类方法。关于1型糖尿病的大型流行病学和临床研究在国内外已开展多年，但迄今为止，尚无诊断1型糖尿病的金标准，临床上对于1型糖尿病的诊断主要依据1985年美国糖尿病学会和世界卫生组织制订的标准。临床针对1型糖尿病诊断标准的研究主要集中于青少年儿童患者，而针对成人1型糖尿病的诊断标准的研究相对较少。 2007年，《中国2型糖尿病防治指南》通过综合分析国内外的研究报道及大型循证医学的研究成果，并参照2005年《国际糖尿病联合会2型糖尿病指南》对2型糖尿病的诊断标准进行了界定，并为全国医疗机构对糖尿病的防治管理工作提供具有实践价值的参考依据。目前，针对2型糖尿病的诊断，临床上也常采用世界卫生组织1999年的标准和美国糖尿病学会2003年的标准。 目前关于糖尿病治疗的研究主要集中在饮食疗法、运动疗法及药物疗法等方面。 五、糖尿病的研究进展 近年来，分子生物学技术、干细胞技术等的发展为糖尿病的研究提供了桥梁，促使糖尿病这一高发疾病的研究取得了新进展和突破。 1、基础研究进展 2010年，我国学者采用腺病毒转基因技术介导胰十二指肠同源盒1和神经源性分化因子进入胰腺导管细胞和外分泌细胞，发现这2种因
超声医学高新技术现状和发展趋势
超声医学高新技术现状和发展趋势 随着社会经济的发展，人们生活水平有了很大的提升，对于健康的关注程度也不断加强，因此对于医疗服务的要求也更高；另一方面，随着科技的进步，生物科学和医学开始和光学、电子科学等领域的技术融合，超声医学应运而生。由于超声医学的优良的特性，这一技术从诞生之日就被广泛的运用，并随着时代的发展不断的革新，目前我国的超声医学运用技术开始成熟，它在临床运用中的地位十分重要。本文就超声医学中的高新技术进行了阐述，并就未来超声医学的发展趋势进行了分析。 标签：超声医学；高新技术；应用现状；发展趋势 1前言 超声医学是指将影像学、生物科学、电机科学和医学相结合，使高于可听音频的声学技术在医疗中使用的一门学科。超声医学是一门跨领域的复杂学科，由于其对于疾病的诊断和治疗有拥有极高的功效所以在临床的应用十分广泛，在医学技术中拥有重要的地位。超声医学最初建立于上世纪50年代，在70年代时就被广泛的应用了，由超过半个世纪的发展历程来看，超声医学的图像由静态转变为动态，颜色从黑白变为彩色，维度也从二维向三维发展，这些变化一方面是科技发展和时代需要的必然，一方面也是超声医学为现代医学的发展做出了巨大贡献。 2超生医学高新技术现状 2.1心血管超声技术 2.1.1全方位M 型超声心动图技术采用二维灰阶或二维组织多普勒超声心动图引导下通过调节多条直线取样线位置，能够同时对任意角度上的多个对应室壁运动形式进行多角度对应分析，从而可以获取不同位置核方向心脏室壁及其对应位置的心室壁运动时间信息，将有助于判断心脏整体室壁运动的起始和最大位移出现的时间顺序，整体量化评价室壁运动的同步性和协调性。 2.1.2高帧频二维灰阶超声心动图技术目前高频二维灰阶超声心动图技术已经具有其它任何心脏显像技术所不具备的较高帧频显像能力，其理论计算帧频可达到约3200 帧/s，而实际可达到的帧频约为1600 帧/s。较高的图像帧频使二维灰阶超声动图能够更好地表现快速运动的心肌组织结构运动状态和功能情况。 2.1.3实时三维超声心动图超声心动图技术目前采用矩形换能晶片阵列技术同时发射和接收超声波能够准确获取被检测组织器官的解剖结构和血流容积信息。该项技术所采用的信号通道数多达到32000 个，内置于主机的并行计算机能够同时并行处理大量的原始数据并实现实时动态的三维解剖和血流显示。
超声波加工技术
超声波加工技术 1.绪论 人耳能感受到的声波频率在20—20000HZ范围内，声波频率超过20000HZ被称为超声波。超声波加工（Ultrasonic Machining简称USM）是近几十年来发展起来的一种加工方法，它是指给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行加工的方法，或利用超声振动的工具在有磨料的液体介质或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀来去除材料，又或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。它弥补了电火花加工的电化学加工的不足。电火花加工和电化学加工一般只能加工导电材料，不能加工不导电的非金属材料。而超声波加工不仅能加工硬脆金属材料，而且更适合于加工不导电的硬脆非金属材料，如玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等。同时超声波还可用于清洗、焊接和探伤等。 1.1超声波加工的发展状况 超声波加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声加工系统由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。超声波发生器的作用是将220V或380V的交流电转换成超声频电振荡信号；换能器的作用是将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆的作用是将换能器的振动振幅放大；超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，使工具以一定的能量与工件作用，进行加工。 超声加工技术是超声学的一个重要分支。超声加工技术是伴随着超声学的发展而逐渐发展的。 早在1830年，为探讨人耳究竟能听到多高的频率，F.Savrt曾用一多齿的齿轮，第一次人工产生了2.44 HZ的超声波，1876年加尔顿的气哨实验产生的超声波的频 10
超声加工技术的概况及其未来发展趋势分析
超声加工技术的概况及其未来发展 趋势分析 梁玉鑫 材料科学与工程学院，1309101班，1130910113 摘要：结合了近年来超声加工技术的发展情况，综述了超声振动系统的研究发展和超声加工技术在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料的加工、超声振动切削、超声复合加工等方面的最新应用，并阐述了超声加工技术的发展趋势。 关键词：超声加工；超声振动系统；超声复合加工；微细超声加工；超声振动切 超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。 几十年来，超声加工技术的发展迅速，在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。 一、超声振动系统的研究概况及其应用 超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成，是超声设备的核心部分。在传统应用中，超声振动系统大都采用一维纵向振动方式，并按“全调谐”方式工作。但近年来，随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要，对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展。日本研究成功一种半波长弯曲振动系统，其切削刀具安装在半波长换能振动系统细端，该振动系统换能器的压电陶瓷片采用半圆形，上下各两片，组成上下两个半圆形压电换能器(压电振子)，其特点是小型化，结构简单，刚性增强。东南大学研制了一种新型超声振动切削系统。该系统采用压电换能器，由超声波发生器、匹配电路、级联压电晶体、谐振刀杆、支承调节机构及刀具等部分组成。当发生器输出超声电压时，它将使级联晶体产生超声机械伸缩，直接驱动谐振刀杆实现超声振动。该装置的特点是：能量传递环节少，能量泄漏减小，机电转换效率高达90%左右，而且结构简单、体积小，便于操作。 沈阳航空工业学院建立了镗孔用超声扭转振动系统[1]，采用磁致伸缩换能器，将超声波发生器在扭转变幅杆的切向作纵向振动时在扭振变幅杆的小端就输出沿圆周方向的扭转振动，镗刀与扭振变幅杆之间采用莫氏锥及螺纹连接，输出功率小于500W，频率为16～23 kH z，具有频率自动跟踪性能。西北工业大学设计了一种可在内圆磨床上加工硬脆材料的超声振动磨削装置。该装置由超声振动系统、冷却循环系统、磨床连接系统和超声波发生器等组成，其超声换能器采用纵向复合式换能器结构，冷却循环系统中使用磨削液作为冷却液；磨床连接系统由辅助支承、制动机构和内圆磨床连接杆等组成。该磨削装置工具头旋转精度由内圆磨床主轴精度保证，结构比专用超声波磨床的主轴系统要简单得多，因此成本低廉，适合于在生产中应用。另一种超声扭转振动系统已在“加工中心”用超声扭转振动装置上应用。主要用作电火花加工后的模具异形(如三角形、多边形)孔和槽底部尖角研磨抛光，以及非导电材料异形孔加工。该振动系统的换能器是采用按圆周方向极化的8块扇形压电陶瓷片构成，产生扭转振动。 二、超声加工技术应用研究
超声医学影像设备行业研究-行业概述及发展趋势
超声医学影像设备行业研究-行业概述、发展趋势 超声医学影像设备概述 （1）超声医学影像设备的基本原理 超声医学影像设备可分为黑白超与全数字彩超（又可称超声脉冲回波成像设备和超声回波多普勒成像设备）。黑白超的基本原理是利用超声波在人体中传播时，不同器官的声阻抗不同而产生不同强度的反射或散射回波，并将这些不同强度的回波转化成不同亮度的灰阶值形成黑白图；全数字彩超则在黑白超声的基础上引入了对血液流动或者组织运动的多普勒效应检测，可以获得血液流动的方向、速度、流量等信息。中高端的全数字彩超根据超声的不同特性还可以具备弹性成像、造影成像、融合成像等功能模块，拓展了超声医学的临床应用边界。
近年来，随着云技术、人工智能技术的发展和应用，超声医学影像设备与新技术逐步融合，远程医学诊断、移动医学诊断、基于人工智能的医学影像辅助诊断功能日益进步和完善，医疗工作者单纯依靠自身临床经验对病患疾病进行诊断的现状有望逐步改善。 （2）超声医学影像设备的临床应用 超声医学影像设备是医院、影像中心等医疗机构内常用的临床诊断仪器，由于具备安全、无创、应用广泛、实时、经济、便携等优点，其应用领域由早期的腹部及妇产科诊断，拓展至心血管、神经、肌肉骨骼等多领域临床诊断，并逐步渗透至超声引导介入等非诊断领域，临床应用范围不断扩大。
（3）与其他医学影像设备的比较 目前临床应用较广的医学影像设备包括X线、CT、磁共振（MRI）、超声等四类，四类设备各有特点，在临床应用上往往针对于不同领域，有时需要综合应用才能更好的诊断病情。这四类医学影像设备由于所采用的技术不同，优缺点和临床应用也有很大差异，具体比较如下：
激光加工与超声波加工技术对比分析
激光加工与超声波加工技术对比分析 赵国帅 摘要：激光加工和超声波加工都属于特种加工，本文主要介绍了激光加工和超声波加工在工作原理，发生装置上存在差异。此外还有他们各自的应用特点，以及实际加工方式都存在着的优缺点。 关键词：激光加工；超声波加工；特点对比；实例分析 Comparative Analysis of Laser Processing and Ultrasonic Machining Technology ZHAO Guo-shuai Abstract:Laser processing and ultrasonic machining belong to the special processing. The contest aim to talk about the difference of laser processing and ultrasonic machining in the working principle and generator, in addition it contains their application characteristics and their advantage and disadvantage in different actually processings. Keywords:Laser processing; Ultrasonic processing; Contrast characteristics; The example analysis
目录 摘要 (1) 前言 (2) 1 定义与原理 (2) 1.1 定义 (2) 1.1.1 激光加工技术 (2) 1.1.2 超声波加工技术 (2) 1.2原理 (2) 1.2.1 激光加工技术 (3) 1.2.2 超声波加工 (3) 1.3 激光加工与超声波加工定义和原理对比分析 (4) 2 应用和特点 (4) 2.1 激光加工与超声波加工应用特点对比分析 (4) 2.1.1 激光加工技术特点 (4) 2.1.2超声波加工技术特点 (5) 3 实例对比分析 (5) 3.1 激光加工和超声波加工焊接对比分析 (5) 3.1.1 原理对比分析 (5) 3.1.2 优缺点对比分析 (6) 3.2 激光加工和超声波加工深孔加工对比分析 (6) 3.3 激光加工和超声波加工切削加工对比分析 (6) 3.3.1 激光加工发展运用 (6) 1.2.2 超声波加工发展运用 (7) 4 结论 (7) 参考文献 (9)
超声加工论文
本科课程论文 题目超声加工的应用及发展 学院工程技术学院 专业机械设计制造及其自动化年级**级 学号*************** 姓名****** 指导教师****** 成绩 2011 年 12 月 14 日
目录 摘要 (2) 关键词 (2) 一、超声加工技术的发展 (2) 二、旋转超声加工的特点及优势 (3) 三、超声加工技术在航空航天制造中的应用潜能 (4) 1 超声加工刀具基体材料选择 (5) 2 超声加工刀具基体结构设计 (6) 3 超声加工刀具磨料层的制备......................................................................... 6. 四结束语.. (7) 参考文献 (7)
超声加工的应用及发展 摘要：陶瓷、光学玻璃、功能晶体、金刚石、宝石和先进复合材料等具有优越的物理、化学和机械性能，在航空、航天、军工、电子、汽车和生物工程等领域正得到越来越广泛的应用，并且其应用还在不断向新的领域扩展。与此同时，人们开始探索特种加工方式来加工这些难加工材料。超声加工技术就是在此背景下发展起来的，实践证明，它是加工上述难加工硬脆材料的高效和经济有效的方法之一。 超声技术在工业中的应用开始于20世纪10～20年代，它是以经典声学理论为基础，同时结合电子技术、计量技术、机械振动和材料学等学科领域的成就发展起来的一门综合技术。超声技术的应用可划分为功率超声和检测超声两大领域。其中，功率超声是利用超声振动形成的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变，或者使这种状态改变加快的一门技术。功率超声在机械加工方面的应用，按其加工工艺特征大致分为2类，一类是带磨料的超声磨料加工（包括游离磨料和固结磨料），另一类是采用切削刀具与其他加工方法相结合形成的超声复合加工。 关键词：超生加工发展特点及优势应用潜能 一、超声加工技术的发展 1927年，美国物理学家伍德和卢米斯最早作了超声加工试验，利用超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔。但当时超声加工并未应用到工业上，直到大约1940年在文献上第一次出现超声加工（USM－Ultrasonic Machining）工艺技术描述以后，超声加工才吸引了大家的注意，并且逐渐融入到其他的工业领域。1951年，科恩研制了第一台实用的超声加工机，为超声加工技术的发展奠定了基础。 USM提供了比常规机械加工技术更多的优点。例如，导电和非导电材料它都可以加工，并且加工复杂的三维轮廓也可以像简单形状那样快速。此外，超声加工过程不会产生有害的热区域，同时也不会在工件表面带来化学/ 电气变化，而且加工时在工件表面上所产生的有压缩力的残余应力可以增加被加工零件的高周期性疲劳强度。 然而，在USM中必须供给磨料工作液，并且要保证加工过程中能有效清除刀具和工件
CSiC复合材料旋转超声振动辅助铣削实验研究
C/SiC复合材料旋转超声振动辅助铣削实验研究通过碳纤维增强的碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC)是一种耐高温、耐磨损、抗氧化和力学性能出色的航空级复合材料,采用传统的机械加工工艺对其进行加工,因加工性差,精度不高且加工成本高导致无法满足当今航空航天等领域的需求。利用旋转超声振动辅助加工技术,将旋转超声振动引入到C/SiC复合材料的铣削加工中,可有效地降低铣削力、切削热,减小刀具的损耗,提高加工质量。 本文主要完成了以下工作内容:利用压电陶瓷的逆压电效应,根据夹心式压电换能器的设计理论,设计了一款可用于旋转超声铣削加工的纵振型超声振子;采用PZFlex仿真软件对影响超声振子谐振频率的因素进行了仿真分析,结果表明:超声振子的谐振频率随刀具有效长度和过渡圆柱长度的增加而减小,随预紧螺栓长度和后端盖孔深度的增加而增大;依据仿真结果加工了纵振型超声振子,并对其进行阻抗分析,测得纵振型超声振子在有无刀具及夹头螺母两种状态下的谐振频率分别为17.41 kHz、18.71kHz,与仿真结果中模型的谐振频率18.4762 kHz和19.312 kHz,误差率分别为5.7636%和3.1428%;基于超声振子的谐振频率,对有夹头螺母及刀具状态下的超声振子振幅输出进行测量,结果表明:在100 V、140 V和200 V电压激励下振子输出的振幅与电压成正比,且在200 V电压激励时纵向振幅为2.016 um,可以满足旋转超声振动辅助铣削加工的要求,证实了纵振型超声振子设计的可行性,为纵振型超声振子模型的优化设计提供参考。设计纵振型超声振子的夹持装置、桥接盘和机床主轴连接装置,实现超声振子与机床主轴的连接;设计电能传输装置对纵振型超声振子进行供电;设计保护外壳、安装插销等装置,建立起旋转超声振动辅助铣削加工系统;依据该系统采用单因素实验法和正交试验法,研究了传统铣削下不同切削参数对C/SiC复合材料铣槽和铣
糖尿病研究进展及最新治疗
糖尿病研究进展及最新治疗 社旗县万成医院内科专家副主任医师惠大贵糖尿病（ diabetes mellitus 简称DM，是甜性多尿的意思）是一种常见的慢性代谢性疾病。以高血糖为主要标志，临床上出现烦渴、多尿、多饮、多食、疲乏、消瘦、尿糖等表现。糖尿病是因为胰岛素分泌量绝对或相对不足而引起的糖代谢，蛋白质代谢，脂肪代谢和水、电解质代谢的紊乱。如果得不到理想的治疗，容易并发心脑血管，肾脏，视网膜及神经系统的慢性病变和各种感染，严重时可发生酮症酸中毒等，甚至导致残废或死亡。中医称糖尿病为消渴症，认为糖尿病的发病与“肺”、“胃”、“肾”三脏关系最为密切，其主要病机为肾阴虚和肺胃燥热，病因多为情志过极，嗜酒过度，过食甘肥以及生活无节制所致。根据其“三多”症状的轻重不同，中医学将其分“三消”即多饮为上消，多食为中消，多尿为下消。 一、概述 ㈠定义：是由多种病因引起以慢性高血糖为特征的代谢紊乱。高血糖是由于胰岛素分泌或作用的缺陷，或者两者同时存在而引起。除碳水化合物外，尚有蛋白质、脂肪代谢异常。 ㈡患病率：糖尿病的发病率逐年增加，它已成为发达国家继心血管和肿瘤之后第三大非传染性疾病。目前全球有超过 1.5 亿糖尿病患者，我国现有糖尿病患者约 3 千万，居世界第二。糖尿病任何年龄均可发病，但是60岁以上的老年人平均患病率为4.05%。
二、糖尿病分型：分四大类型 1 型糖尿病（ type 1 diabetes mellitus,T1DM ） 2 型糖尿病（ type 2 diabetes mellitus,T2DM ） 其他特殊类型糖尿病：如青年人中的成年发病型糖尿病（ maturityonset diabetes mellitus in young, MODY ）、线粒体突变糖尿病等 妊娠糖尿病（ gestational diabetes mellitus ，GDM ） ㈠ 1 型糖尿病（ T1DM ） ⒈免疫介导糖尿病 ①由于胰岛 B 细胞发生细胞介导的自身免疫反应性损伤而引起。 ②有 HLA 某些易感基因，体液中存在有针对胰岛 B 细胞的抗体如谷氨酸脱羧酶抗体（glutamic acid decarboxylase antibody,GAD65 ）；酪氨酸磷酸酶样蛋白抗体（ protein tyrosine phosphatase, IA-2 ）；胰岛细胞自身抗体（islet cell antibody,ICA ）；胰岛素自身抗体（ insulin autoantibody,IAA ） ③可伴随其他自身免疫疾病 ④ B 细胞破坏的程度很大的不同，婴儿和青少年常破坏迅速，而成年人则缓慢即 LADA 成人隐匿性自身免疫糖尿病（ latent autoimmune diabetes in adult, LADA ） : 特殊类型 1 型糖尿病， 15-70 岁发病，起病慢，非肥胖，有较长阶段不依赖胰岛素治疗。口服降糖药易继发失效， C 肽水平低，血清中有一种或几种胰岛 B 细胞自身抗体阳性，最终依赖胰岛
超声波加工
第四节超声波加工 人耳能感受到的声波频率在16—16000Hz范围内。当声波频率超过16000Hz时，就是超声波。前两节所介绍的电火花加工和电解加工，一般只能加工导电材料，而利用超声波振动，则不但能加工像淬火钢、硬质合金等硬脆的导电材料，而且更适合加工像玻璃、陶瓷、宝石和金刚石等硬脆非金属材料。 1．超声波加工原理 超声波加工是利用工具端面的超声频振动，或借助于磨料悬浮液加工硬脆材料的一种工艺方法。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。变幅杆将振幅放大到0.01一0.15mm，再传给工具，并驱动工具端面作超声振动。在加工过程中，有“超声空化”现象产生。因此，超声波加工过程是磨粒在工具端面的超声振动下，以机械锤击和研抛为主，以超声空化为辅的综合作用过程. 2．超声波加工的特点 (1)超声波加工适宜加工各种硬脆材料，尤其是利用电火花和电解难以加工的不导电材料和半导体材料，如玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石、金刚石以及锗和硅等。对于韧性好的材料，由于它对冲击有缓冲作用而难以加工，因此可用作工具材料，如45钢常被选作工具材料。 (2)由于超声波加工中的宏观机械力小，因此能获得良好的加工精度和表面粗糙度。尺寸精度可达0.02～0.01mm；表面粗糙度R a值可达0.8一0.1μm。 (3)采用的工具材料较软，易制成复杂形状，工具和工件无需作复杂的相对运动，因此普通的超声波加工设备结构较简单。但若需要加工复杂精密的三维结构，可以预见，仍需设计与制造三坐标数控超声波加工机床。 二、超声波加工的基本工艺规律 1．加工速度及其影响因素 加工速度指单位时间内去除材料的多少，通常以g／min或mm3／min为单位表示。影响加工速度的主要因素有： (1)进给压力的影响超声波加工时，工具对工件应有一个适当的进给压力。工具端面与工件加工表面间的间隙随进给压力的大小而改变。压力减小，间隙增大，从而减弱磨料对工件的锤击力；压力增大，间隙减小，当间隙减小到一定程度，则会降低磨料和工作液的循环更新速度，从而降低加工速度。 (2)工具振幅和频率的影响超声波加工中，设备的振幅和频率都在一定范围内可
超声波的焊接原理及技术
一．超声波应用原理 我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与传播方向垂直时，称为横波。当振动方向与传播方向一致时，称为纵波。二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。 波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ。三者之间的关系如下：V=F.λ。波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。 1、超声波在塑料加工中的应用原理： 塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。 2、超声波焊机的组成部分 超声波焊接机主要由如下几个部分组成：发生器、气动部分、程序控制部分，换能器部分。发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。 气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。 程序控制部分控制整部机器的工作流程，做到一致的加工效果。 换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面。 3．换能器部分由三部分组成：换能器（TRANSDUCER）；增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOSTER）；焊头（又称焊模，HORN或SONTRODE）。 ①换能器(TRANSDUCER)：换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。A：磁致伸缩效应。B：压电效应的反效应。磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用，其优点是可做的功率容量大；缺点是转化效率低，制作难度大，难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输出的振幅为10μm左右。 ②焊头（HORN）：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求。 换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长，所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计；任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变，它们需专业制作。耐用根据所采用的材料不同，尺寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有：钛合金、铝合金、合金钢等。由于超声波是不停地以20KHZ左右高频振动的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。 二：超声波工作原理： 热可塑性塑料的超声波加工，是利用工作接面间高频率的摩擦而使分子间急速产生热量，当此热量足够熔化工作时，停止超声波发振，此时工件接面由熔融而固化，完成加工程序。
先进制造——超声研磨技术
超声研磨加工技术 摘要：本文介绍了一种基于新加工原理的先进超精密研磨技术——超声研磨。首先简要介绍了磨削技术的发展现状并通过加工模型简述了其加工原理；然后从加工工艺及加工设备等方面阐述了其加工特点；最后以其在模具行业的应用为例，从加工设备、工艺分析等方面进行了简要分析。 关键词：超声加工；超声研磨；超精密加工；先进制造技术 0、引言 随着汽车、航空航天等行业的发展，陶瓷、玻璃、硬质合金等材料应用日益广泛。这些材料硬度高、零件形状复杂、加工精度高，传统的磨削方式难以满足要求[1]。超声研磨不仅能加工脆硬金属材料，而且能加工玻璃、陶瓷、半导体等不导电的非金属脆硬材料，特别适合电火花加工或铣削加工表面的研磨，对电火花线切割加工表面的软化层和电火花成型加工表面的硬化层均能快速研磨，改善其表面质量。 1、研磨技术现状 相对于传统的研磨技术而言，目前，一些基于机械作用、机械—化学作用的超精密研磨技术以及液面研磨抛光技术的研究应用[2]，在超精密磨削方面取得了不错的效果。其中基于机械作用的弹性发射加工（EEM）兼有研磨和抛光的优点具有光明的发展前景。 然而，这些加工方法存在对加工设备及条件有特殊的要求；难以控制加工精度、表面质量等问题，如基于机械作用的弹性发射加工，需要高速高精度回转轴等，所以在实际应用中受到限制，达不到高的技术经济效果。 超声波研磨是功率超声在材料加工方面的一种重要运用，是一种非接触超精密研磨方法，具有加工表面质量高、精度高、切屑易处理、能很好地解决难加工材料、非金属材料、表面质量要求高的零件加工问题等一系列优点，如今已成为一种新型的先进制造加工技术。
2、超声研磨原理 2.1超声研磨理论模型分析 超声研磨是超声加工技术的一种特殊应用[3]，其基于传统研磨加工原理，在研磨工具上附加以超声振动，工具与工件间的磨料在结合传统研磨加工运动和超声高频振动共同作用下，不断滑擦、磨削加工表面，以实现材料去除的目的，图1为超声研磨原理模型。 图1 超声研磨原理模型 研磨工具的端面和工件表面保持一固定的间隙，在其间充以微细磨料工作液，当超声振动工具以一定的频率振动时，带动微细磨料冲击工件表面，从而对工件表面进行研磨。当工作台作平面运动或曲面运动，即可对整个工件表面进行加工[4][5]。 超声研磨时，大量的磨料以与超声振动相同的频率、脉动式的冲击被加工表面，除去或改造工件表面原有的损伤层，并在其下面构成新的损伤层(即表面加工层)。如果工艺参数(如超声发生器的功率，磨料的硬度、粒度，磨液浓度，间隙等)选择恰当，则可使新生成的损伤层更薄、更均匀，从而获得较佳的表面质量，实现超精密加工，理想的状况是获得接近无损伤的表面。 2.2超声研磨系统的关键 超声研磨加工技术在加工质量、加工精度、加工效率等方面都较传统研磨加工有很大优势，其关键在于超声研磨振动系统的作用。
超声波旋转加工设备的详细介绍
超声波旋转加工设备的详细介绍 随着传统加工技术和高新技术的发展，超声波旋转加工技术的应用日益广泛，超声波旋转加工设备机理的研究日趋深入，随着技术的发展，对零件的加工精度、加工表面粗糙度和加工表面质量提出了很高的要求，因此使超声波旋转加工设备加工向精密与超精密加工方向发展是非常必要的,因此，越来越引起人们的重视而受到世界各国的瞩目。 一、超声波旋转加工设备的工作原理 超声波加工是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果，其中磨料的连续冲击是主要的。加工时，在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液，并在工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，变幅杆将振幅放大到0.01～0.15mm，再传给工具，并驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料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，从材料上被打击下来。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。与此同时，悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的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，使变钝的磨料及时得到更新。 二、超声波旋转加工设备的特点 第一超声波旋转加工设备可以使切削力大幅度降低,使摩擦热减小、刀具寿命提高和已加工表面粗糙度值减少,即有以下特点:
1）在钻铣过程中,刀具前面不是始终与工件保持接触状态,而是处于有规律的接触、分离状态。 2）有规律的脉冲冲击切削力取代了连续切削力。 3）刀具(或工件)的有规律强迫振动取代了刀具和工件无规律的自激振动。 4）切削力大部分来自刀具(或工件)的振动,刀具(或工件)的运动仅是为了满足工件加工几何形状而设置的。 第二在振动钻铣中,因振动提高了实际的瞬间钻铣速度,并以动态冲击力作用于工件,使得局部变形减少、作用力集中、瞬间切削力增大。从而获得较大的波前切应力,有利于金属的塑性脆化，减小塑性变形,利于切削。在超硬材料的加工方面,这一优点更为突出。 第三超声钻铣设备，在超声波的作用下有利于刀具的冷却。刀具的高速振动对刀具的散热十分有利,同时由于刀具的前面周期性脱离工件,使得切削液更容易进入刀具和工件之间,也增加了系统的散热能力。 三、超声波钻铣设备的应用范围 超声钻铣设备可加工一些普通钻铣床加工不了的材料，难切削材料的加工。如不锈钢、淬硬钢、高速钢、钛合金、高温合金、冷硬铸铁以及陶瓷、玻璃、石材等非金属材料，由于力学、物理、化学等特性而难以加工的材料等。主要适用行业有航空、汽车零件、电极制作、电子、计算机等相关配件及医疗器材、光学仪器等紧密组件的制造加工业，是机械制造、模具、仪器、仪表、汽车等行业理想加工设备。
超声波加工论文
超声波加工 摘要：超声波加工是利用工具断面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。它能广泛应用于各个领域，特别对于一些常规加工方式无法完成的或者加工精度无法达到要求的工件。目前经过几十年的发展，超声波加工技术已逐步成熟，并已在一些要求条件高、加工工艺复杂、精度要求高的领域逐步发展起来，相信随着技术的发展它的应用范围及领域会越来越广。 关键词：超声波；研究前沿；应用领域 引言：超声波随着技术的发展越来越为人们所应用，他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。特别在现代这个迅猛发展的社会它的地位越来越重要，我们应该加快它的发展速度，为我们所用。 超声波加工（USM）是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果，其中磨料的连续冲击是主要的。加工时在工具头与工件之间加入液体与磨料混合的悬浮液，并在工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，变幅杆将振幅放大到0.01～0.15mm，再传给工具，并驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的悬浮磨料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，从材料上被打击下来。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。 与此同时，悬浮液受工具端部的超声振动作用而产生的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，使变钝的磨料及时得到更新。 一、超声波加工的原理 1.1 超声波概述 “超声波”这个名词术语，用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波，通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。超声波的上限频率范围主要是取决于发生器，实际用的最高频率的界限，是在5000MHz的范围以内。在不同介质中的波长范围非常广阔，例如在固体介质中传播，频率为25kHz的波长约为200mm；而频率为500MHz的波长约为0.008mm。 超声波和声波一样，可以在气体、液体和固体介质中传播。由于超声波频率高、波长短、能量大，所以传播时反射、折射、共振以及损耗等现象更显著。在不同的介质中，超声波传播的速度c亦不同，例如c空气=331m/s；c水=1430m/s；
超声波加工以及机床设计-机械设计论文设计
1. 绪论 1.1 论文的提出及其应用价值 1.1.1 课题所属研究领域 由于各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的问题。对这些材料用传统加工方法十分困难，于是产生了特种加工技术，双面超声波加工就是其中一种。 超声波加工(USM)是利用超声波振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声波频振动进行振动加工，或利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。几十年来，超声波加工技术的发展迅速，在超声波振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声波复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。超声波加工非常适合于加工硬脆材料，而且不会损害工件表面，所以是加工硅工件的理想方法[1]。 超声波加工方法是近50年来逐步发展的一种新型加工方法。在难加工材料和精密加工中，超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用围。超声波加工技术横跨机械学、电学、和声学三个学科，因而可把超声波加工视为交叉学科[1]。 1.1.2 课题的理论意义和应用价值 如今的一些材料，如硅晶体具有强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、比重低和自润滑等优良特性，已在电子、机械、能源、航空航天等众多领域显示出相当广泛的应用前景。然而，硅材料的加工十分困难，尤其是对于具有复杂型面的硅材料零件至今尚无有效的加工手段。目前硅材料的加工技术已成为制造业研究的热点。 材料的加工技术中，金刚石磨削方法只能加工简单型面的零件，而对于较复杂的型面，如有锐角要求的槽形零件和非回转体表面，就无能为力了；激光束加工（LBM）技术虽然可用于硅零件的加工，但会使加工表面产生达50m 的微观裂纹，很难适应航空航天重要零件的要求；此外，由于硅材料电导率低且化学稳定性好的限制，使得电火花（EDM）及电化学（ECM）加工方法不适于加工硅零件。而超声波加工（USM）不需工件导电，可加工任何超硬材料，且不属于热过程，
糖尿病最新研究进展
课程名称：《遗传学》论文题目：糖尿病治疗研究新进展 姓名 学号 年级 2010级 专业生物技术 2班 学院生命科学学院 2012年 11月
糖尿病治疗研究新进展 【摘要】糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的一组代谢异常综合征。因胰岛素分泌、胰岛素作用或两者同时存在缺陷，引起碳水化合物、蛋白质、脂肪、水和电解质等的代谢紊乱，临床以慢性（长期）高血糖为主要共同特征，最严重的急性并发症是糖尿病性酮症酸中毒或糖尿病性非酮症性高渗性昏迷。长期糖尿病可引起多个器官的慢性并发症，导致功能障碍和衰竭。[1]随着对糖尿病流行病学、病因和发病机制认识的日渐深入，临床治疗研究取得了很大成果，使糖尿病的致死率和致残率不断下降。本文将近几年来糖尿病治疗研究的新进展作一综述。 【关键词】糖尿病治疗手段新进展 糖尿病是胰岛素分泌相对或绝对不足产生的内分泌代谢疾病。采取的对症治疗方式是血糖高就降血糖的方法，这种方法可以控制血糖指标，但患者要终生服药而且随着病情的发展会产生高血压、冠心病、高血脂、视网膜病变、糖尿病肾病及病足等并发症[2]。糖尿病目前虽还没有根治方法，但绝不是不治之症。糖尿病完全是一种可防可治的疾病。传统对糖尿病的综合治疗有“五驾马车”的说法，即——糖尿病知识教育、饮食治疗、运动治疗、自我监测血糖、药物治疗[3]。随着医学的不断发展，患病率的不断上升，对糖尿病的治疗有了新的探索，其治疗的新进展叙述如下： 1.糖尿病治疗新模式：稳态医学[4] 2001年，世界卫生组织（ W HO）巴黎年会确定了21世纪的主流医学模式－－稳态医学。稳态是人体神经－内分泌－免疫（ N－E－I）三大系统网络对人体整体调节能力的简称。它包括人体对外部环境的适应能力、抗干扰能力、抗病能力以及自身的康复能力和健康保持能力等，它是生命之根，健康之本。稳态医学认为：糖尿病是可以解决的，吃药的最终目的是为了不吃药，患者不需要终生服药。糖尿病不是单纯的内分泌代谢疾病，而是神经－内分泌－免疫（ N－E－I）三大系统网络稳态失衡的“多基因损伤病”。稳态医学的诞生，研发出了稳态调节剂,可全面调节神经－内分泌－免疫（ N－E－I）三大系统网络，全方位、多系统、多靶点地激活胰岛β细胞基因的自我修复功能，促进β细胞再生。 2.保护胰岛细胞综合疗法[5] “保护胰岛细胞的综合疗法”：以当代医学微循环和神经学说作为该疗法的理论基石，通过改善糖尿病人受损伤的全身和组织器官血管及神经组织纤维，能迅速减轻高血糖毒性对机体组织和全身大中小血管以及微循环的损害，增强胰岛细胞和胰岛素受体的生物活性，修复糖尿病患者受损伤的全身组织的神经纤维，使人体受损伤的胰岛细胞得以不同程度的修复并恢复一定的功能，人体分泌出更多的、高质量的内源性胰岛素，这样，不仅能平稳的控制病人的血糖，而且为人体细胞组织营造良好的代谢内环境，阻断、延缓和避免并发症的发生发展，为糖尿病人的长寿和高质量生活，奠定坚实的基础。而传统的糖尿病治疗方法只是注重降低病人的血糖，而很少考虑如何改善靶器官和胰岛功能的状况。病人长期口服降糖药，对逐渐衰退的胰岛功能而言，就像是“鞭打疲马”，长此以往容易造成病情的恶化引发并发症。因此体现了人类医学目前糖尿病治疗的最新科学进展。 3.新药促进胰岛素分泌 3.1糖尿病新药内源性胰高糖素样多肽GLP－1类似物[6] 能促进胰岛素分泌的天然激素，其可减慢胃的排空、抑制食欲、促进胰岛分泌胰岛素，降低血糖，且只在高糖环境下进行，天然杜绝低血糖的副作用，甚至还能起到促进胰岛细胞增生、减轻体重等作用。不