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          普遍應用于輕型結構的切割工藝

            現如今,許多行業都將減重作為創新驅動力。主要包括汽車技術、航空航天 技術以及醫療技術。超聲波切割為輕型結構中使用日益增多的材料的加工提 供了良好的前提條件。如今,通過可更換式刀刃能夠實現不同材料的有效切 割,例如玻璃纖維或碳纖維織物、凱夫拉、發泡材料、皮革、人造皮革、橡 膠、厚紙板或紙張。


            超聲波的波頻超出聽閾,大約 20 kHz 以上。切割所使用的頻率在 20 kHz 至 30 kHz 范圍內。由一個使刀刃以高頻振動的壓電換能器產生超聲波,在共 振中效果極強,同時所需功率較小。因此,在環境的熱負荷較低時,切出的 切片十分整潔。根本無需擔心刀刃上粘附產品。此外,此工藝還具有其它優 勢,因此特別適合輕型結構中所使用材料的切割。 一項在切割方面占有優勢的工藝 因此,與機械銑削相比,超聲波切割不會產生任何材料損耗。沒有碎屑;切 割邊緣光滑干凈,因此無需進行修整。在進行水流切割等操作時無需使用切 割介質。切割物也會保持干燥整潔。切割深度可任意調整 (Scoring),除此之 外,超聲波切割的噪音也小。無需采取任何防噪音保護措施。此外,與激光 切割不同的是,切割物的表面無法滿足特殊質量評定標準;不會形成燒焦的 切割邊緣或燃燒氣體。由于與其它工藝相比,其購置和運行成本極低,因此 超聲波切割成為了眾多輕型結構應用所需的實用型工藝。 作為超聲波技術領域的開路先鋒,Telsonic AG 在五十年前便已經開始在世界 范圍內研發和銷售一系列適用的超聲波解決方案。其中也包括超聲波切割系 統,其效果已在實際應用中得到有效證明,廣泛應用于汽車、航空、車身制 造、機械制造、包裝、紡織和消費品行業等領域。這一高效靈活的系統是專 門為自動化生產線、特殊設備和機器人系統內的應用而設計的。除此以外, 也可以為應用實驗室裝備此系統,以便進行基礎研究和切割嘗試。


            模塊化結構提高了靈活性 切割系統為模塊化結構,因此可以良好適應各種應用:產生超聲波的電箱專為能夠安裝在開關柜內而設 計,負責與設備控制系統進行通訊。通常由 MAG 電箱驅動切割系統,通過 I/O 即可極其簡易地操控電 箱。MAG 電箱專門用來解決特殊設備和生產線中的復雜切割任務,支持幾乎所有常用的現場總線接口 (Ethernet/IP、EtherCAT、ProfiNet、Profibus、Sercos III、Powerlink 和 Modbus RTU)。控制系統編程人 員可以使用一個含有功能模塊和編程實例的軟件開發包,以便能夠快速實施高要求的任務構想。超聲波 由電箱產生,再由換能器中的壓電陶瓷轉化為機械振動,傳輸給切割焊頭。切割焊頭由此變為共振振 動,并與工件建立連接。 焊頭和刀刃同樣被設計為單個模塊,因此與大多數常見超聲波切割系統相比并未構成固定單元:超聲波 焊頭將機械振動導向可以通過旋擰安裝的超聲波刀刃。焊頭有兩種長度(約 266 和 136mm)。設備上 的安裝條件決定了使用哪種長度。穩定懸掛的振動系統確保了超聲波的隔離良好。 針對每種應用都有合適的刀刃 超聲波刀刃可以更換,有多種型號可供選擇。選擇專門用于各種用途的刀刃,然后將其固定在焊頭上。 可以按照以下標準選擇:切割物的材料和厚度,所需切割輪廓和幾何形狀,所需切割速度、應用領域和 環境條件。因此,無論是直角切片還是窄小的半徑,各種不同的需求都能找到合適的刀刃。 為了避免在旋緊或擰下刀刃時受傷,可為用戶提供刀刃專用安裝工具。所有刀刃都由硬質合金制成。因 此其使用壽命都極長。硬質合金刀刃的使用壽命是傳統工具鋼使用壽命的 20 倍。刀刃的默認切割深度 達 75mm;客戶也可以根據需求定制所需規格的刀刃。切割墊板用于保護刀刃,是選配附件。 用超聲波系統進行切換型任務 由于焊頭具有模塊化結構,同一超聲波焊接系統可以用于不同材料或切割輪廓,只需簡單地切換為相應 刀刃即可。然后,電箱會自動通過頻率掃描 «識別» 所使用的刀刃,確保以其共振頻率可以將其起動。 與其他切割解決方案相比,焊頭和刀刃的該模塊化結構當然也大大降低了運行和維護成本。這一來自瑞 士的超聲波切割系統功能多樣且高效,因此定會開發出許多其他應用領域,例如在碳纖維部件和橡膠材 料的切割以及修剪不同輕型結構材料的超出部分等方面。 


            引自 Lex Wirz,Telsonic AG 產品經理,和 Ellen-Christine Reiff,文科碩士


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