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普遍应用于轻型结构的切割工艺

  现如今,许多行业都将减重作为创新驱动力。主要包括汽车技术、航空航天 技术以及医疗技术。超声波切割为轻型结构中使用日益增多的材料的加工提 供了良好的前提条件。如今,通过可更换式刀刃能够实现不同材料的有效切 割,例如玻璃纤维或碳纤维织物、凯夫拉、发泡材料、皮革、人造皮革、橡 胶、厚纸板或纸张。


  超声波的波频超出听阈,大约 20 kHz 以上。切割所使用的频率在 20 kHz 至 30 kHz 范围内。由一个使刀刃以高频振动的压电换能器产生超声波,在共 振中效果极强,同时所需功率较小。因此,在环境的热负荷较低时,切出的 切片十分整洁。根本无需担心刀刃上粘附产品。此外,此工艺还具有其它优 势,因此特别适合轻型结构中所使用材料的切割。 一项在切割方面占有优势的工艺 因此,与机械铣削相比,超声波切割不会产生任何材料损耗。没有碎屑;切 割边缘光滑干净,因此无需进行修整。在进行水流切割等操作时无需使用切 割介质。切割物也会保持干燥整洁。切割深度可任意调整 (Scoring),除此之 外,超声波切割的噪音也小。无需采取任何防噪音保护措施。此外,与激光 切割不同的是,切割物的表面无法满足特殊质量评定标准;不会形成烧焦的 切割边缘或燃烧气体。由于与其它工艺相比,其购置和运行成本极低,因此 超声波切割成为了众多轻型结构应用所需的实用型工艺。 作为超声波技术领域的开路先锋,Telsonic AG 在五十年前便已经开始在世界 范围内研发和销售一系列适用的超声波解决方案。其中也包括超声波切割系 统,其效果已在实际应用中得到有效证明,广泛应用于汽车、航空、车身制 造、机械制造、包装、纺织和消费品行业等领域。这一高效灵活的系统是专 门为自动化生产线、特殊设备和机器人系统内的应用而设计的。除此以外, 也可以为应用实验室装备此系统,以便进行基础研究和切割尝试。


  模块化结构提高了灵活性 切割系统为模块化结构,因此可以良好适应各种应用:产生超声波的电箱专为能够安装在开关柜内而设 计,负责与设备控制系统进行通讯。通常由 MAG 电箱驱动切割系统,通过 I/O 即可极其简易地操控电 箱。MAG 电箱专门用来解决特殊设备和生产线中的复杂切割任务,支持几乎所有常用的现场总线接口 (Ethernet/IP、EtherCAT、ProfiNet、Profibus、Sercos III、Powerlink 和 Modbus RTU)。控制系统编程人 员可以使用一个含有功能模块和编程实例的软件开发包,以便能够快速实施高要求的任务构想。超声波 由电箱产生,再由换能器中的压电陶瓷转化为机械振动,传输给切割焊头。切割焊头由此变为共振振 动,并与工件建立连接。 焊头和刀刃同样被设计为单个模块,因此与大多数常见超声波切割系统相比并未构成固定单元:超声波 焊头将机械振动导向可以通过旋拧安装的超声波刀刃。焊头有两种长度(约 266 和 136mm)。设备上 的安装条件决定了使用哪种长度。稳定悬挂的振动系统确保了超声波的隔离良好。 针对每种应用都有合适的刀刃 超声波刀刃可以更换,有多种型号可供选择。选择专门用于各种用途的刀刃,然后将其固定在焊头上。 可以按照以下标准选择:切割物的材料和厚度,所需切割轮廓和几何形状,所需切割速度、应用领域和 环境条件。因此,无论是直角切片还是窄小的半径,各种不同的需求都能找到合适的刀刃。 为了避免在旋紧或拧下刀刃时受伤,可为用户提供刀刃专用安装工具。所有刀刃都由硬质合金制成。因 此其使用寿命都极长。硬质合金刀刃的使用寿命是传统工具钢使用寿命的 20 倍。刀刃的默认切割深度 达 75mm;客户也可以根据需求定制所需规格的刀刃。切割垫板用于保护刀刃,是选配附件。 用超声波系统进行切换型任务 由于焊头具有模块化结构,同一超声波焊接系统可以用于不同材料或切割轮廓,只需简单地切换为相应 刀刃即可。然后,电箱会自动通过频率扫描 «识别» 所使用的刀刃,确保以其共振频率可以将其起动。 与其他切割解决方案相比,焊头和刀刃的该模块化结构当然也大大降低了运行和维护成本。这一来自瑞 士的超声波切割系统功能多样且高效,因此定会开发出许多其他应用领域,例如在碳纤维部件和橡胶材 料的切割以及修剪不同轻型结构材料的超出部分等方面。 


  引自 Lex Wirz,Telsonic AG 产品经理,和 Ellen-Christine Reiff,文科硕士


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