橡膠切割存在的問題
傳統(tǒng)的橡膠切割技術(shù)需要在切割時(shí)對橡膠進(jìn)行潤滑，并且存在切割速度較慢，切口較大產(chǎn)生大量粉塵碎末、切面不平、粘刀等現(xiàn)象。很多企業(yè)還在使用傳統(tǒng)手工方式進(jìn)行切割，不僅滿足不了生產(chǎn)力也給人生安全帶來了隱患。
對于橡膠制品來說，冷切割對比熱切割更加適宜，冷切割有產(chǎn)生熱量小、熱變形小、切割過程中產(chǎn)生粉塵少、斷面不會因溫度過高而老化龜裂等優(yōu)點(diǎn)。超聲波橡膠切割技術(shù)屬于冷切割，是利用超聲波能量，將被切割的橡膠局部加熱熔化，從而達(dá)到切割材料的目的。
傳統(tǒng)切割的原理
傳統(tǒng)的切割利用帶有鋒利刃口的刀具，將非常大的壓力集中在刃口處，壓向被切割的材料。當(dāng)壓強(qiáng)超過了被切割材料的剪切強(qiáng)度時(shí)，材料的分子結(jié)合被拉開，從而實(shí)現(xiàn)切割。由于材料是被強(qiáng)大的壓強(qiáng)硬性拉開的，所以切割刀具的刃口必須非常鋒利，材料本身還要承受比較大的壓力。因此對軟性、有彈性的切割效果不好，對粘性材料困難更大。
超聲波橡膠切割的原理
超聲波切割是利用聲波的能量進(jìn)行切割，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。超聲波橡膠切割刀可以輕松地切割樹脂，橡膠，塑料，織物以及各種重疊的復(fù)合材料和食品。
超聲波橡膠切割刀的原理是通過超聲波發(fā)生器（也稱為超聲波電源）將50/60Hz電流轉(zhuǎn)換成20、30或40kHz電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械振動(dòng)，隨后機(jī)械振動(dòng)通過一套可以改變振幅的調(diào)幅器裝置傳遞到切割刀。超聲波橡膠切割刀沿其長度方向以10-70μm的振幅，每秒重復(fù)40,000次（40 kHz）的方式進(jìn)行振動(dòng)（其刀片的振動(dòng)是微觀的，一般肉眼很難看出）。切割刀再將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待切割工件的切割面，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過激活橡膠分子能，打開分子鏈的方式對膠料進(jìn)行切割。
超聲波橡膠切割刀的組成
超聲波發(fā)生器（電源）
超聲波發(fā)生器將110VAC或220VAC的電源電流轉(zhuǎn)換為高頻高壓電信號。
超聲波轉(zhuǎn)換器（換能器）
超聲波換能器利用來自超聲波發(fā)生器的高頻電信號，并將其轉(zhuǎn)換為線性機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)換是通過使用壓電陶瓷磁盤進(jìn)行的，該壓電陶瓷磁盤在施加電壓時(shí)會膨脹。用于超聲波橡膠切割的換能器是經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的，可以在中引入和流出空氣以進(jìn)行冷卻。
超聲波助推器（變幅桿）
超聲波變幅桿是是一個(gè)可調(diào)諧的部件，可以將換能器線性振動(dòng)的位移量機(jī)械地調(diào)節(jié)到特定應(yīng)用所需的水平，以產(chǎn)生最佳的切割性能。超聲波變幅桿還提供了一個(gè)安全，無振動(dòng)的位置，可以安裝在切割工具上。
超聲波切割工具頭（刀頭）
超聲切割刀頭是一種定制工具，設(shè)計(jì)用于以特定頻率振動(dòng)。這些工具是使用計(jì)算機(jī)建模技術(shù)精心設(shè)計(jì)的，以實(shí)現(xiàn)最佳性能和使用壽命。必須對超聲波刀頭進(jìn)行調(diào)諧，以匹配系統(tǒng)的頻率。此調(diào)諧程序需要考慮工具頭的質(zhì)量、長度和幾何結(jié)構(gòu)。HCSONIC提供多種配置，每種配置都是針對特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，嚴(yán)格確保長期良好的使用性能。
橡膠切割系統(tǒng)（選配）
橡膠和超聲波刀頭的正確定位和移動(dòng)可使用自動(dòng)化的機(jī)器。自動(dòng)化對于實(shí)現(xiàn)正確的切割位置、方向和速度至關(guān)重要。通常，這些處理系統(tǒng)利用伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來精確控制橡膠和切割工具的速度及位置。
超聲波橡膠切割的影響因素
由于需要窄刀片設(shè)計(jì)，超聲波切割工具頭的設(shè)計(jì)和制造具有挑戰(zhàn)性。在沒有負(fù)載的情況下以最大幅度振動(dòng)刀頭有時(shí)會導(dǎo)致刀頭過早損壞。因此，超聲波發(fā)生器發(fā)出的信號應(yīng)與自動(dòng)化機(jī)器同步，使刀頭在刀口與橡膠接觸之前達(dá)到充分振動(dòng)。在接觸之前振動(dòng)是必要的，以避免橡膠的變形，該變形會由于非振動(dòng)切割表面的接觸而引起。
術(shù)語“振幅”描述了工具頭切割表面振動(dòng)的微觀位移。振幅由超聲波變幅桿機(jī)械地調(diào)節(jié)，并且由超聲波發(fā)生器進(jìn)行數(shù)字調(diào)節(jié)。振幅的大小會影響切割過程，必須進(jìn)行調(diào)整以適合每種應(yīng)用的需求。
超聲波切割刀進(jìn)入并前進(jìn)通過被切割材料的速度也是一個(gè)工藝變量，應(yīng)針對每種切割工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)。有時(shí)需要緩慢地用穿透產(chǎn)品的外殼，以避免變形，然后增加切刀在產(chǎn)品中的速度，以達(dá)到最佳切割效果。
取決于要切割的材料的一致性，在關(guān)閉超聲振動(dòng)后，完成的切片可能會傾向于粘附在切割刀的側(cè)面。因此，在工具頭從產(chǎn)品中取出時(shí)保持超聲波振動(dòng)，可以利用無摩擦特性更清潔、一致地釋放切割刀。
超聲波橡膠切割的優(yōu)點(diǎn)
- 非常高的切割精度 — 切割平滑，清晰，干凈。
- 重復(fù)切割 — 刀片輸出由閉環(huán)電路監(jiān)控，以提供一致的切割效果。
- 較低的溫度 — 橡膠幾乎沒有熱量。
- 干燥 — 無需潤滑，超聲波橡膠切割刀每秒振動(dòng)2萬~4萬次（取決于應(yīng)用），因此刀頭能夠平順地通過橡膠。
- 低能耗 — 刀頭只在切割的時(shí)候才進(jìn)行振動(dòng)，在典型的薄材料應(yīng)用中所需的功率約100 瓦或更少。
- 易于集成到自動(dòng)化 — 超聲波橡膠切割工藝非常簡單，可升級到現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu)中或安裝在新設(shè)備中。
