超聲波切割刀

一、概述

超聲波切割機的原理與傳統意義上的切割不同。它是利用超聲波的能量，將被切割材料的局部加熱熔化，從而達到切割材料的目的。所以超聲波切割不需要鋒利的刃口，也不需要很大的壓力，不會造成被切割材料的崩邊、破損。同時，由于切割刀在做超聲波振動，摩擦阻力特別小，被切割材料不易粘在刀片上。這對粘性和彈性材料、冰凍材料，如食品，橡膠等，或不便加壓力的物體切割，特別有效。

超聲波切割還有一個很大的優點，就是它在切割的同時，在切割部位有熔合作用。切割部位被地封邊了，可防止被切割材料組織的松散（如紡織材料飛邊）。

超聲波切割機的用途還可以擴展，如挖孔，鏟挖，刮漆，雕刻，分條等等

二、基本結構和特點

超聲波切割機是利用波能量進行切割加工的一類設備，它的特點是切割不用刃口。或者說，不用傳統意義上的刃口。傳統的切割是利用帶有鋒利刃口的刀具，壓向被切割材料。此壓力集中在刃口處，壓強就非常大，超過了被切割材料的剪切強度，材料的分子結合被拉開，就被割斷了。由于材料是被強大的壓強硬性拉開的，所以切割刀具刃口就應該非常鋒利，材料本身還要承受比較大的壓力。對軟性、有彈性的材料切割效果不好，對粘性材料困難更大。

超聲波切割刀基本構成是超聲波換能器、變幅桿、切割刀（工具頭），驅動電源。超聲波驅動電源將市電轉換成高頻高電壓交流電流，輸給超聲波換能器。超聲波換能器其實就相當于一個能量轉換器件，它能將輸入的電能轉換成機械能，即超聲波。其表現形式是換能器在縱向作來回伸縮運動。伸縮運動的頻率等同于驅動電源供出的高頻交流電流頻率。變幅桿的作用一是固定整個超聲波振動系統，二是將換能器的輸出振幅放大。切割刀（工具頭）一方面進一步放大振幅，聚焦超聲波。另一方面是輸出超聲波，利用切割刀的類似刃口，將超聲波能量集中輸入到被切割材料的切割部位。該部位在巨大超聲波能量的作用下，瞬間軟化、熔化，強度大大下降。此時，只要施加很小的切割力，就可達到切割材料的目的。

類似于常規切割，所需要的基本的構件是切刀和砧板，超聲波切割機也由有兩種基本結構。根據超聲波施加位置的不同，我們不妨可以把它分成超聲波切刀式切割機和超聲波砧板式切割機。

超聲波切刀式切割機是直接將超聲波能量加載到切刀上，切刀就變成一把帶有超聲波的切刀。在切割材料時，材料主要是被超聲波能量軟化和熔化的，切刀的刃口只是起到切縫定位、超聲波能量輸出、分隔材料的作用。這種切割方式適用于粗、厚、長等不方便設置砧板的材料的切割。如煉膠機輸出的生膠分切，管子切割，凍肉、糖果、巧克力切割，印刷線路板，或手持式切割機等等。

超聲波砧板式切割機的基本結構和超聲波切刀式切割機類似，只是超聲波輸出部分不是切割刀，而是一個標準的超聲波平面模具。在這里，該模具就相當于一塊砧板。只不過，這是一塊在作超聲波振動的砧板。切割刀就還是用傳統的、任何形狀的均可，只是對刃口的鋒利要求下降了，切刀的壽命也大大延長了。

在很多情況下，由于有了超聲波的作用，傳統的切割刀片也允許有了很大的變化。最典型的是切刀轉化成了帶凸起圖案的圓柱型輪子，俗稱花輪。凸起的部分相當于切刀的刃口，被切割的材料在花輪和超聲波砧板間走過。這種組合可以切割出變化的花紋圖案，成本很低，效率。這種切割方式適用薄片狀材料的切割，如各類商標，服裝花邊，布料裁剪，裝飾珠片切割，天然纖維，合成纖維，無紡布，人造樹脂，紙張，膠片切割、分條等等。