專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波骨灰盒雕刻法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用超聲波雕刻石制骨灰盒的方法，屬石制骨灰盒雕刻法制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)人所有公開(kāi)號(hào)CN16444400、名稱(chēng)“機(jī)雕石制骨灰盒雕刻成型法”，該申請(qǐng)涉及一種石制骨灰盒圖案或文字的雕刻方法，屬石制骨灰盒圖案雕刻法制造領(lǐng)域。石制骨灰盒面上的圖案采用雕刻機(jī)雕刻，首先將石材加工成骨灰盒所需的板材，然后將所要雕刻的圖案數(shù)據(jù)輸入至雕刻機(jī)中，將所要雕刻的石板置入雕刻機(jī)工作臺(tái)面上，啟動(dòng)雕刻機(jī)即可雕刻出所需的圖案或文字。優(yōu)點(diǎn)一是實(shí)現(xiàn)了石制骨灰盒機(jī)雕的目的；二是不僅保證雕刻圖案或文字的一致性，而且確保了雕刻圖案或文安品質(zhì)的一致性；三是生產(chǎn)效率大幅度提高，生產(chǎn)成本大幅度地降低，產(chǎn)生預(yù)想不到的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其不足之處雖然實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化雕刻效果的再現(xiàn)，比手工雕刻效率高，但是雕刻速度受機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及雕刻頭的制約，其效率不理想，雕刻成本高。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)目的避免背景技術(shù)中的不足之處，設(shè)計(jì)一種雕刻效率高，雕刻成本低的超聲波骨灰盒雕刻法，利用超聲波加工方法在玻璃、玉石、大理石、剛玉、瑪瑙、陶瓷等各種硬脆材料上進(jìn)行雕刻，并且雕刻的圖形清晰、準(zhǔn)確，線條細(xì)致清楚，雕刻的文字不失真，可保持原作的藝術(shù)風(fēng)格和特色。
設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。超聲波加工是磨料懸浮液中的磨粒，在超聲振動(dòng)下的沖擊、拋磨和空化現(xiàn)象綜合切蝕作用的結(jié)果。其中，以磨粒不斷沖擊為主。因此特別適用于脆硬的材料，尤其適用于易受沖擊、愈被破壞的材料。在方法設(shè)計(jì)上，超聲波雕刻是利用成型雕刻工具作超聲振動(dòng)，通過(guò)磨料懸浮液加工硬脆材料的一種方法。超聲波雕刻加工時(shí)，成型雕刻工具與骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材間加入液體和磨料混合的的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材上，超聲換能器產(chǎn)生1500Hz以上(任選)的超聲頻縱向振動(dòng)，并借助于變幅桿將振幅放大到0.03～0.15mm(任選)，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材的被加工表面；同時(shí)，磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而產(chǎn)生“空化”(縫隙或空穴)，促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨效果。磨料懸浮液通過(guò)泵強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材上。
技術(shù)方案1超聲波骨灰盒雕刻法，整體雕刻法首先將整體石材加工成型骨灰盒模型，然后將成型雕刻工具與骨灰盒模型間、加入液體和磨料混合的的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在骨灰盒模型上，超聲波雕刻機(jī)中的超聲換能器產(chǎn)生超聲頻縱向振動(dòng)、并借助于變幅桿將振幅放大，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨骨灰盒模型的被加工表面，同時(shí)磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨速度，磨料懸浮液循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工骨灰盒模型上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到骨灰盒模型上。
技術(shù)方案2分體雕刻法將先將石板加工成型骨灰盒拼接所需的板材形狀，然后將成型雕刻工具與板材間、加入液體和磨料混合的的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在板材上，超聲波雕刻機(jī)中的超聲換能器產(chǎn)生超聲頻縱向振動(dòng)、并借助于變幅桿將振幅放大，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨板材的被加工表面，同時(shí)磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨速度，磨料懸浮液循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工板材上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工板材中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到板材上。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，一是雕刻的圖形清晰、準(zhǔn)確、線條細(xì)致清楚、不失真，保持了原作品的藝術(shù)風(fēng)格和特色；二是雕刻效率高，成本人低，便于被雕刻物進(jìn)入尋常百姓家。


圖1是超聲波雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明1-換能器支座；2-冷卻風(fēng)機(jī)；3-換能器；4-變幅桿；5-工具頭；6-工具錐；7-冷卻水入口；8-骨灰盒；9-磨料射流；10-磨料懸浮液；11-超聲波發(fā)生器。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1參照附圖1。超聲波骨灰盒雕刻法，整體雕刻法首先將整體石材加工成型骨灰盒模型，然后將成型雕刻工具與骨灰盒模型間、加入液體和磨料混合的的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在骨灰盒模型上，超聲波雕刻機(jī)中的超聲換能器產(chǎn)生超聲頻縱向振動(dòng)、并借助于變幅桿將振幅放大，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨骨灰盒模型的被加工表面，同時(shí)磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨速度，磨料懸浮液循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工骨灰盒模型上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到骨灰盒模型上。根據(jù)不同的雕刻要求，超聲波雕刻石制骨灰盒可以分為平雕、浮雕、文字雕刻等。不同的雕刻，使用的雕刻工具有所不同，其制造方法也有一定的差異。①材料的選擇一是雕刻工具的材料選擇不僅要考慮被加工骨灰盒的形狀、精度要求，而且要考慮工件材料的強(qiáng)度、硬度、脆性等，同時(shí)還要考慮生產(chǎn)的批量和成本；二是還要考慮工具材料本身的機(jī)械性能、可加工性、熱處理性能。在一般情況下，當(dāng)生產(chǎn)批量不大時(shí)，選用45鋼、Q235、黃銅等材料制造雕刻工具，目的以降低成本。如生產(chǎn)批量較大時(shí)，則應(yīng)選擇具有強(qiáng)韌性、高耐磨性的合金優(yōu)質(zhì)鋼作為雕刻工具材料、選用合適的熱處理工藝，以保證雕刻工具獲得優(yōu)良的使用性能，其制作工藝均系現(xiàn)有技術(shù)，在此不作敘述。②雕刻工具形狀的加工石制骨灰盒超聲波雕刻是用成型雕刻工具進(jìn)行加工的，雕刻工具的截面形狀與制品形狀一致、凸凹相對(duì)。根據(jù)雕刻種類(lèi)的不同，雕刻工具形狀的制造方法也有所不同。分述如下1)平雕是在工件上雕刻出深度一致的圖案，有陽(yáng)雕和陰雕之分。陰雕是用超聲雕刻工具直接在工件上雕刻出圖案；陽(yáng)雕則雕刻出所需要圖案的外周(即進(jìn)行套雕)。這兩種平雕的雕刻工具形狀，都與直接雕刻部分的形狀相一致，但凸凹相對(duì)。因此，平雕的雕刻工具形狀都為縱向尺寸一致的二維型面(截面形狀一致)。對(duì)于精度不高、線條較少的圖案，可用鉗工加工。精度較高、形狀復(fù)雜的可用數(shù)控仿型銑加工，也可用電火花線切割加工。在目前條件下，規(guī)則的圖案，可以方便地采用數(shù)控編程按圖案要求控制加工形狀走向；采用光電跟蹤技術(shù)，則不受工件形狀復(fù)雜程度的限制，可以方便地進(jìn)行仿形銑削加工或進(jìn)行仿形電火花線切割，加工出各種復(fù)雜形狀的超聲波雕刻工具形狀。2)浮雕是一種三維圖形，雕刻工具形狀的加工比起平雕較為困難。上述介紹兩種制造方法。一種方法是由藝術(shù)家直接在合適的材料上進(jìn)行雕刻，雕刻的形狀與超聲雕刻作品凸凹相對(duì)(互為反模)，作成雕刻工具后就可直接對(duì)工件進(jìn)行超聲波浮雕。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，能直接保持藝術(shù)家的風(fēng)格，適用于單件、小批生產(chǎn)。另一種方法是采用電火花成型加工。即事先由藝術(shù)家用紫銅或石墨等材料進(jìn)行雕刻需要的浮雕作品(設(shè)計(jì)成可以合理拆拼的，方便雕刻工具制作)，作為電火花成型的工具電極，再用電火花工具電極加工成超聲波雕刻工具。在電火花加工過(guò)程中，工具電極損耗不大，一般不會(huì)有明顯的影響；若多次使用后，損耗過(guò)大，可略作修整后使用。為了保護(hù)藝術(shù)家的作品，減少藝術(shù)家的高技能勞動(dòng)，還可以將藝術(shù)家的作品作為母模，用彈性材料印模、制模樣，復(fù)制成工具電極后用電火花成型加工出超聲波雕刻工具。3)文字超聲波雕刻工具的制作，可以用多種方法。這里主要介紹應(yīng)用的光化學(xué)加工法制模，用溶模鑄造加工超聲波雕刻工具復(fù)合工藝。其主要工藝過(guò)程為照相-模樣板涂感光膠-感光-腐蝕→制臘模-結(jié)殼-脫臘→澆鑄金屬→機(jī)加工修整。先將書(shū)法原作、拓片等通過(guò)照相制成底片。根據(jù)需要可以放大或縮小，還可通過(guò)反拍處理為陰雕或陽(yáng)雕。然后將模樣板經(jīng)清洗處理并烘干后，涂上感光膠。感光膠是由感光劑加入膠類(lèi)有機(jī)物制成。常用聚乙烯醇膠(其成分為聚乙烯醇、重鉻酸銨、水等)。將照相底片與已涂覆感光膠的模樣板緊緊密合，在強(qiáng)光照射下曝光，使透光處的感光膠膜發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的鉻合物。曝光后的模樣板膠面在溫度50℃左右的水中浸泡幾十分鐘，然后用清水沖洗，未感光的膠膜被清除，即可顯出清晰的文字圖像，這叫顯影。顯影后的模樣板放入堅(jiān)膜液中堅(jiān)膜，再經(jīng)加溫固化。經(jīng)堅(jiān)膜固化的模樣板放入腐蝕液中進(jìn)行腐蝕，即可制得所需要的文字模樣板。腐蝕劑可根據(jù)不同模樣板材料選用三氯化鐵、硝酸、氫氧酸水溶液等。制得文字模樣板后，就可進(jìn)行溶膜鑄造。首先是將文字模樣板作為壓型制成臘模，再在臘模上浸涂水玻璃和石英粉組成的糊狀物，撒上一層石英粉，放到氯化銨溶液中進(jìn)行硬化，經(jīng)多次重復(fù)，臘膜外結(jié)成了由石英粉等組成的耐火材料硬殼。然后將其放入熱水中使蠟熔化流出，形成殼型鑄型。殼型鑄型經(jīng)爐內(nèi)焙燒后出爐，趁熱澆注金屬液，冷卻后，將殼型破壞取出文字雕刻工具鑄件，經(jīng)清理和機(jī)加工修飾后即可使用。③雕刻工具的使用使用雕刻工具進(jìn)行超聲雕刻，不僅雕刻工具的質(zhì)量要好，還要與超聲加工機(jī)合理連接安裝，才能使超聲雕刻順利進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，雕刻工具可用焊接或螺紋連接等方法固定在超聲加工機(jī)的變幅桿下端，且應(yīng)考慮振動(dòng)波腹位置應(yīng)該基本在雕刻工具加工的端面處。雕刻工具的重量，可影響共振頻率。因此，當(dāng)?shù)窨坦ぞ卟淮髸r(shí)，可忽略雕刻工具對(duì)超聲振動(dòng)的影響；而當(dāng)?shù)窨坦ぞ咦銐虼?、足夠重時(shí)，就應(yīng)考慮這一因素。總之，在變幅桿上裝上雕刻工具后，雕刻工具的加工部位處應(yīng)能順利起振，實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)雕刻。另一方面，雕刻工具與變幅桿的連接一定要緊密，否則超聲波傳遞過(guò)程中將損失很大能量。若采用螺紋連接，在螺紋連接處應(yīng)涂以凡士林，不可存在空氣間隙，以防止超聲波傳遞時(shí)通過(guò)空氣而急劇衰減，使超聲振動(dòng)雕刻的生產(chǎn)效率下降，甚至不能起振。雕刻面由多塊雕刻面構(gòu)成且同時(shí)雕刻或分別雕刻，也就是說(shuō)，雕刻面為一個(gè)整面，但由于超聲波雕刻面積有限，因此一個(gè)整面的雕刻面由多塊雕刻面構(gòu)成，多個(gè)雕刻面既可以同時(shí)雕刻，也可以分別雕刻。
實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，分體雕刻法將先將石板加工成型骨灰盒拼接所需的板材形狀，然后將成型雕刻工具與板材間、加入液體和磨料混合的的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在板材上，超聲波雕刻機(jī)中的超聲換能器產(chǎn)生超聲頻縱向振動(dòng)、并借助于變幅桿將振幅放大，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨板材的被加工表面，同時(shí)磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨速度，磨料懸浮液循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工板材上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工板材中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到板材上。超聲加工時(shí)，高頻電源聯(lián)接超聲換能器(參照附圖1)，將電振蕩轉(zhuǎn)換為同一頻率、垂直于石制骨灰盒表面的超聲波機(jī)械振動(dòng)，其根幅僅0.005～0.01mm，再經(jīng)變幅桿放大至0.05～0.1mm，以驅(qū)動(dòng)工具端面作超聲振動(dòng)。磨料懸浮液(磨料、水或煤油等贓工具的超聲振動(dòng)和一定壓力下，高速不停地沖擊懸浮液中的磨粒，并作用于加工區(qū)，使該處材料變形，直至擊碎成微粒和粉末。同時(shí)，由于磨料懸浮液的不斷攪動(dòng)，促使磨料高速拋磨工件表面，由于超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的空化現(xiàn)象，在工件表面形成液體空腔，促使混合液滲入骨灰盒材料的縫隙里，而空腔的瞬時(shí)閉合產(chǎn)生強(qiáng)烈的液壓沖擊，強(qiáng)化了機(jī)械拋磨工件材料的作用，有利于加工區(qū)磨料懸浮液的均勻攪拌和加工產(chǎn)物的排除。隨著磨料懸浮液不斷地循環(huán)。磨粒的不斷更新。加工產(chǎn)物的不斷排除，從而實(shí)現(xiàn)了超聲波加工的目的。超聲波加工是磨料懸浮液中的磨粒，在超聲振動(dòng)下的沖擊、拋磨和空化現(xiàn)象綜合切蝕作用的結(jié)果。其中，以磨粒不斷沖擊為主。由此可見(jiàn)，脆硬的材料，受沖擊作用愈容易被破壞，故尤其適于超聲加工。
需要理解到的是上述實(shí)施例雖然對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的說(shuō)明，但是這些說(shuō)明只是說(shuō)明性的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波骨灰盒雕刻法，其特征是①整體雕刻法首先將整體石材加工成型骨灰盒模型，然后將成型雕刻工具與骨灰盒模型間、加入液體和磨料混合的的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在骨灰盒模型上，超聲波雕刻機(jī)中的超聲換能器產(chǎn)生超聲頻縱向振動(dòng)、并借助于變幅桿將振幅放大，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨骨灰盒模型的被加工表面，同時(shí)磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨速度，磨料懸浮液循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工骨灰盒模型上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到骨灰盒模型上；或②分體雕刻法將先將石板加工成型骨灰盒拼接所需的板材形狀，然后將成型雕刻工具與板材間、加入液體和磨料混合的的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在板材上，超聲波雕刻機(jī)中的超聲換能器產(chǎn)生超聲頻縱向振動(dòng)、并借助于變幅桿將振幅放大，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨板材的被加工表面，同時(shí)磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨速度，磨料懸浮液循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工板材上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工板材中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到板材上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波骨灰盒雕刻法，其特征是整體雕刻的骨灰盒模型是指整塊石材加工成型的骨灰盒模型，或采用石板拼接成型的骨灰盒模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波骨灰盒雕刻法，其特征是超聲換能器產(chǎn)生1500Hz以上的超聲頻縱向振動(dòng)，變幅桿將振幅放大到0.03～0.15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波骨灰盒雕刻法，其特征是磨料為金剛砂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波骨灰盒雕刻法，其特征是磨料懸浮液采用泵循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工骨灰盒模型上粉碎下來(lái)的材料微粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波骨灰盒雕刻法，其特征是雕刻面由多塊雕刻面構(gòu)成且同時(shí)雕刻或分別雕刻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用超聲波雕刻石制骨灰盒的方法，首先將整體石材加工成型骨灰盒模型，然后將成型雕刻工具與骨灰盒模型間、加入液體和磨料混合的懸浮液，并使雕刻工具以一定的壓力壓在骨灰盒模型上，超聲波雕刻機(jī)中的超聲換能器產(chǎn)生超聲頻縱向振動(dòng)、并借助于變幅桿將振幅放大，驅(qū)動(dòng)雕刻工具端面作超聲振動(dòng)，迫使液體中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨骨灰盒模型的被加工表面，同時(shí)磨料懸浮液受雕刻工具端部超聲振動(dòng)而促使液體鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了雕刻加工的拋磨速度，磨料懸浮液循環(huán)流動(dòng)，使磨粒不斷更新，并帶走被加工骨灰盒模型上粉碎下來(lái)的材料微粒，隨著雕刻工具逐漸進(jìn)入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形狀便被復(fù)制到骨灰盒模型上。
文檔編號(hào)B24B1/04GK1799768SQ200510135880
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者厲國(guó)苗 申請(qǐng)人:厲國(guó)苗