超声波切割刀

一、概述

超声波切割机的原理与传统意义上的切割完全不同。它是利用超声波的能量，将被切割材料的局部加热熔化，从而达到切割材料的目的。所以超声波切割不需要锋利的刃口，也不需要很大的压力，不会造成被切割材料的崩边、破损。同时，由于切割刀在做超声波振动，摩擦阻力特别小，被切割材料不易粘在刀片上。这对粘性和弹性材料、冰冻材料，如食品，橡胶等，或不便加压力的物体切割，特别有效。

超声波切割还有一个很大的优点，就是它在切割的同时，在切割部位有熔合作用。切割部位被完美地封边了，可防止被切割材料组织的松散（如纺织材料飞边）。

超声波切割机的用途还可以扩展，如挖孔，铲挖，刮漆，雕刻，分条等等

二、基本结构和特点

超声波切割机是利用波能量进行切割加工的一类设备，它最大的特点是切割不用刃口。或者说，不用传统意义上的刃口。传统的切割是利用带有锋利刃口的刀具，压向被切割材料。此压力集中在刃口处，压强就非常大，超过了被切割材料的剪切强度，材料的分子结合被拉开，就被割断了。由于材料是被强大的压强硬性拉开的，所以切割刀具刃口就应该非常锋利，材料本身还要承受比较大的压力。对软性、有弹性的材料切割效果不好，对粘性材料困难更大。

超声波切割机基本构成是超声波换能器、变幅杆、切割刀（工具头），驱动电源。超声波驱动电源将市电转换成高频高电压交流电流，输给超声波换能器。超声波换能器其实就相当于一个能量转换器件，它能将输入的电能转换成机械能，即超声波。其表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动。伸缩运动的频率等同于驱动电源供出的高频交流电流频率。变幅杆的作用一是固定整个超声波振动系统，二是将换能器的输出振幅放大。切割刀（工具头）一方面进一步放大振幅，聚焦超声波。另一方面是输出超声波，利用切割刀的类似刃口，将超声波能量集中输入到被切割材料的切割部位。该部位在巨大超声波能量的作用下，瞬间软化、熔化，强度大大下降。此时，只要施加很小的切割力，就可达到切割材料的目的。

类似于常规切割，所需要的基本的构件是切刀和砧板，超声波切割机也由有两种基本结构。根据超声波施加位置的不同，我们不妨可以把它分成超声波切刀式切割机和超声波砧板式切割机。

超声波切刀式切割机是直接将超声波能量加载到切刀上，切刀就变成一把带有超声波的切刀。在切割材料时，材料主要是被超声波能量软化和熔化的，切刀的刃口只是起到切缝定位、超声波能量输出、分隔材料的作用。这种切割方式适用于粗、厚、长等不方便设置砧板的材料的切割。如炼胶机输出的生胶分切，管子切割，冻肉、糖果、巧克力切割，印刷线路板，或手持式切割机等等。

超声波砧板式切割机的基本结构和超声波切刀式切割机类似，只是超声波输出部分不是切割刀，而是一个标准的超声波平面模具。在这里，该模具就相当于一块砧板。只不过，这是一块在作超声波振动的砧板。切割刀就还是用传统的、任何形状的均可，只是对刃口的锋利要求下降了，切刀的寿命也大大延长了。

在很多情况下，由于有了超声波的作用，传统的切割刀片也允许有了很大的变化。最典型的是切刀转化成了带凸起图案的圆柱型轮子，俗称花轮。凸起的部分相当于切刀的刃口，被切割的材料在花轮和超声波砧板间走过。这种组合可以切割出变化无穷无尽的花纹图案，成本很低，效率极高。这种切割方式适用薄片状材料的切割，如各类商标，服装花边，布料裁剪，装饰珠片切割，天然纤维，合成纤维，无纺布，人造树脂，纸张，胶片切割、分条等等

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