[发明专利]多孔弹性材料的非回转高频振动取条或打孔方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于高频振动加工领域，具体涉及多孔弹性材料的非回转高频振动取条或打孔方法及装置。

背景技术

天然海绵、人造海绵、发泡塑料、发泡橡胶、泡沫等多孔弹性材料因其分子链长、韧性强、密度小、弹性好等优点，在生活和工业中具有较广泛的用途。但是天然海绵、人造海绵、发泡塑料、发泡橡胶、泡沫等多孔弹性材料弹性模量较小，在轻微压力下易于变形并且倾向于通过压缩抵抗向下的作用力。

在生活品或工业品中，有许多情况需要在多孔弹性材料上成型通孔结构，但由于材质的特性，使其成型非常困难，特别是孔的尺寸较小并且精度要求较高时，更是难上加难。

目前的方法主要有三种，一种是在模具中直接成型，毫无疑问，这种方法效率低，成本高，不具有普适意义；还可以采用电热丝在多孔弹性材料上开孔，但会对加工材料表面造成损伤，控制难度大，加工效率低，加工过程还会产生大量有害气体，污染环境；再有就是通过高速旋转刀具在多孔弹性材料上钻孔，但多孔弹性材料在旋转刀具作用下，会轴向受到水平和扭转的力，导致多方向形变，为了保证加工的孔圆度、尺寸和轴向水平度则必须通过人工操作随时调整受力来实现，即使这样也存在较高的次品率，所以加工成本高，效率低；为了能够实现自动化加工，减少形变带来的问题，尝试将多孔弹性材料先进行压缩，然后再钻孔，但多孔弹性材料各向异性，很难保证受力变形的一致性，因此压缩钻孔后的尺寸精度仍然保证不了。

发明内容

本发明提供了一种多孔弹性材料的非回转高频振动打孔或取条方法及装置，用以解决目前在多孔弹性材料上打孔困难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述多孔弹性材料的非回转高频振动取条或打孔方法，包括如下步骤：超声波发生器为超声波换能器提供电能后，所述超声波换能器产生振动，变幅杆将所述超声波换能器产生的振动幅值进行放大，进而使管状刀具产生非回转轴向振动，驱动所述管状刀具在多孔弹性材料胚体中推进，管状刀具内内容物与所述胚体分离，同时完成所述胚体上的打孔和所述内容物的提取。

进一步的，所述非回转轴向振动的频率为10KHz至120KHz。

进一步的，所述多孔弹性材料的硬度小于30°时，所述非回转轴向振动的频率选自10KHz至18KHz，所述多孔弹性材料的硬度在30-50°时，所述非回转轴向振动的频率选自18KHz至40KHz，所述多孔弹性材料的硬度大于50°时，所述非回转轴向振动的频率选自60KHz至120KHz。

进一步的，所述非回转轴向振动的幅值为10-200μm，优选30-150μm。

进一步的，加工完成后，通过压力气体将所述内容物从管状刀具内排出。

进一步的，加工过程中，通过负压使所述内容物限制在所述管状刀具内。

进一步的，所述管状刀具在多孔弹性材料中非匀速行进。

进一步的，所述管状刀具在多孔弹性材料中行进过程包括提速、匀速和降速阶段，所述提速阶段的起始速率为0.1-3mm/s，所述降速阶段的结束速率为0.1-3mm/s。

进一步的，所述提速阶段行进距离为5-20mm，所述降速阶段行进距离为5-20mm。

本发明还提供了一种多孔弹性材料的非回转高频振动打孔或取条装置，包括超声波发生器、与所述超声波发生器通过导线相连的超声波换能器、与所述超声波换能器相连的至少一级变幅杆和与所述变幅杆相连的管状刀具。

进一步的，所述管状刀具包括与所述变幅杆相接的连接头、底端设置在连接头上的至少一个含空腔的管体和设置在管体顶端的刃口。

进一步的，所述刃口边缘还设有至少一个定位针。因多孔弹性材料易于形变，在管状刀具刚接触时多向受力，易导致定位失败，前端设置了定位针，点受力插入材料中可以有效保障定位的准确性和稳定性。

进一步的，所述管体为单层或多层环套结构。单层管体仅成型内轮廓孔或取实心条，多层环套管体可同时进行外轮廓和内轮廓的成型，也就是可提取多层管状条。

进一步的，所述连接头与管体之间通过圆弧过渡，所述圆弧半径为1mm-20mm。过渡圆弧可避免应力集中，并且能高效的将振动顺利传递到刃口的前端。

进一步的，所述连接头内设有通道，所述通道一端与外接空气压缩机和/或抽真空机相通，另一端与所述管体的空腔相通。

所述多孔弹性材料的非回转高频振动打孔或取条装置安装在数控装置上，由数控装置进行精确控制加工位置、加工方式和加工速度，进行精密打孔。