专利名称：超声波骨灰盒雕刻法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用超声波雕刻石制骨灰盒的方法，属石制骨灰盒雕刻法制造领域。
背景技术：
本申请人所有公开号CN16444400、名称“机雕石制骨灰盒雕刻成型法”，该申请涉及一种石制骨灰盒图案或文字的雕刻方法，属石制骨灰盒图案雕刻法制造领域。石制骨灰盒面上的图案采用雕刻机雕刻，首先将石材加工成骨灰盒所需的板材，然后将所要雕刻的图案数据输入至雕刻机中，将所要雕刻的石板置入雕刻机工作台面上，启动雕刻机即可雕刻出所需的图案或文字。优点一是实现了石制骨灰盒机雕的目的；二是不仅保证雕刻图案或文字的一致性，而且确保了雕刻图案或文安品质的一致性；三是生产效率大幅度提高，生产成本大幅度地降低，产生预想不到的经济效益和社会效益。其不足之处虽然实现了工业化雕刻效果的再现，比手工雕刻效率高，但是雕刻速度受机械传动机构及雕刻头的制约，其效率不理想，雕刻成本高。
发明内容
设计目的避免背景技术中的不足之处，设计一种雕刻效率高，雕刻成本低的超声波骨灰盒雕刻法，利用超声波加工方法在玻璃、玉石、大理石、刚玉、玛瑙、陶瓷等各种硬脆材料上进行雕刻，并且雕刻的图形清晰、准确，线条细致清楚，雕刻的文字不失真，可保持原作的艺术风格和特色。
设计方案为了实现上述设计目的。超声波加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。因此特别适用于脆硬的材料，尤其适用于易受冲击、愈被破坏的材料。在方法设计上，超声波雕刻是利用成型雕刻工具作超声振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种方法。超声波雕刻加工时，成型雕刻工具与骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材间加入液体和磨料混合的的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材上，超声换能器产生1500Hz以上(任选)的超声频纵向振动，并借助于变幅杆将振幅放大到0.03～0.15mm(任选)，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材的被加工表面；同时，磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而产生“空化”(缝隙或空穴)，促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨效果。磨料悬浮液通过泵强制循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材中，雕刻工具的形状便被复制到骨灰盒模型或骨灰盒加工成型板材上。
技术方案1超声波骨灰盒雕刻法，整体雕刻法首先将整体石材加工成型骨灰盒模型，然后将成型雕刻工具与骨灰盒模型间、加入液体和磨料混合的的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在骨灰盒模型上，超声波雕刻机中的超声换能器产生超声频纵向振动、并借助于变幅杆将振幅放大，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨骨灰盒模型的被加工表面，同时磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨速度，磨料悬浮液循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工骨灰盒模型上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形状便被复制到骨灰盒模型上。
技术方案2分体雕刻法将先将石板加工成型骨灰盒拼接所需的板材形状，然后将成型雕刻工具与板材间、加入液体和磨料混合的的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在板材上，超声波雕刻机中的超声换能器产生超声频纵向振动、并借助于变幅杆将振幅放大，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨板材的被加工表面，同时磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨速度，磨料悬浮液循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工板材上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工板材中，雕刻工具的形状便被复制到板材上。
本发明与背景技术相比，一是雕刻的图形清晰、准确、线条细致清楚、不失真，保持了原作品的艺术风格和特色；二是雕刻效率高，成本人低，便于被雕刻物进入寻常百姓家。
图1是超声波雕刻机的结构示意图。
附图标号说明1-换能器支座；2-冷却风机；3-换能器；4-变幅杆；5-工具头；6-工具锥；7-冷却水入口；8-骨灰盒；9-磨料射流；10-磨料悬浮液；11-超声波发生器。
具体实施例方式实施例1参照附图1。超声波骨灰盒雕刻法，整体雕刻法首先将整体石材加工成型骨灰盒模型，然后将成型雕刻工具与骨灰盒模型间、加入液体和磨料混合的的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在骨灰盒模型上，超声波雕刻机中的超声换能器产生超声频纵向振动、并借助于变幅杆将振幅放大，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨骨灰盒模型的被加工表面，同时磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨速度，磨料悬浮液循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工骨灰盒模型上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形状便被复制到骨灰盒模型上。根据不同的雕刻要求，超声波雕刻石制骨灰盒可以分为平雕、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异。①材料的选择一是雕刻工具的材料选择不仅要考虑被加工骨灰盒的形状、精度要求，而且要考虑工件材料的强度、硬度、脆性等，同时还要考虑生产的批量和成本；二是还要考虑工具材料本身的机械性能、可加工性、热处理性能。在一般情况下，当生产批量不大时，选用45钢、Q235、黄铜等材料制造雕刻工具，目的以降低成本。如生产批量较大时，则应选择具有强韧性、高耐磨性的合金优质钢作为雕刻工具材料、选用合适的热处理工艺，以保证雕刻工具获得优良的使用性能，其制作工艺均系现有技术，在此不作叙述。②雕刻工具形状的加工石制骨灰盒超声波雕刻是用成型雕刻工具进行加工的，雕刻工具的截面形状与制品形状一致、凸凹相对。根据雕刻种类的不同，雕刻工具形状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图案，有阳雕和阴雕之分。阴雕是用超声雕刻工具直接在工件上雕刻出图案；阳雕则雕刻出所需要图案的外周(即进行套雕)。这两种平雕的雕刻工具形状，都与直接雕刻部分的形状相一致，但凸凹相对。因此，平雕的雕刻工具形状都为纵向尺寸一致的二维型面(截面形状一致)。对于精度不高、线条较少的图案，可用钳工加工。精度较高、形状复杂的可用数控仿型铣加工，也可用电火花线切割加工。在目前条件下，规则的图案，可以方便地采用数控编程按图案要求控制加工形状走向；采用光电跟踪技术，则不受工件形状复杂程度的限制，可以方便地进行仿形铣削加工或进行仿形电火花线切割，加工出各种复杂形状的超声波雕刻工具形状。2)浮雕是一种三维图形，雕刻工具形状的加工比起平雕较为困难。上述介绍两种制造方法。一种方法是由艺术家直接在合适的材料上进行雕刻，雕刻的形状与超声雕刻作品凸凹相对(互为反模)，作成雕刻工具后就可直接对工件进行超声波浮雕。这种方法的优点是简单易行，能直接保持艺术家的风格，适用于单件、小批生产。另一种方法是采用电火花成型加工。即事先由艺术家用紫铜或石墨等材料进行雕刻需要的浮雕作品(设计成可以合理拆拼的，方便雕刻工具制作)，作为电火花成型的工具电极，再用电火花工具电极加工成超声波雕刻工具。在电火花加工过程中，工具电极损耗不大，一般不会有明显的影响；若多次使用后，损耗过大，可略作修整后使用。为了保护艺术家的作品，减少艺术家的高技能劳动，还可以将艺术家的作品作为母模，用弹性材料印模、制模样，复制成工具电极后用电火花成型加工出超声波雕刻工具。3)文字超声波雕刻工具的制作，可以用多种方法。这里主要介绍应用的光化学加工法制模，用溶模铸造加工超声波雕刻工具复合工艺。其主要工艺过程为照相-模样板涂感光胶-感光-腐蚀→制腊模-结壳-脱腊→浇铸金属→机加工修整。先将书法原作、拓片等通过照相制成底片。根据需要可以放大或缩小，还可通过反拍处理为阴雕或阳雕。然后将模样板经清洗处理并烘干后，涂上感光胶。感光胶是由感光剂加入胶类有机物制成。常用聚乙烯醇胶(其成分为聚乙烯醇、重铬酸铵、水等)。将照相底片与已涂覆感光胶的模样板紧紧密合，在强光照射下曝光，使透光处的感光胶膜发生光化学反应，生成不溶于水的铬合物。曝光后的模样板胶面在温度50℃左右的水中浸泡几十分钟，然后用清水冲洗，未感光的胶膜被清除，即可显出清晰的文字图像，这叫显影。显影后的模样板放入坚膜液中坚膜，再经加温固化。经坚膜固化的模样板放入腐蚀液中进行腐蚀，即可制得所需要的文字模样板。腐蚀剂可根据不同模样板材料选用三氯化铁、硝酸、氢氧酸水溶液等。制得文字模样板后，就可进行溶膜铸造。首先是将文字模样板作为压型制成腊模，再在腊模上浸涂水玻璃和石英粉组成的糊状物，撒上一层石英粉，放到氯化铵溶液中进行硬化，经多次重复，腊膜外结成了由石英粉等组成的耐火材料硬壳。然后将其放入热水中使蜡熔化流出，形成壳型铸型。壳型铸型经炉内焙烧后出炉，趁热浇注金属液，冷却后，将壳型破坏取出文字雕刻工具铸件，经清理和机加工修饰后即可使用。③雕刻工具的使用使用雕刻工具进行超声雕刻，不仅雕刻工具的质量要好，还要与超声加工机合理连接安装，才能使超声雕刻顺利进行。一般来说，雕刻工具可用焊接或螺纹连接等方法固定在超声加工机的变幅杆下端，且应考虑振动波腹位置应该基本在雕刻工具加工的端面处。雕刻工具的重量，可影响共振频率。因此，当雕刻工具不大时，可忽略雕刻工具对超声振动的影响；而当雕刻工具足够大、足够重时，就应考虑这一因素。总之，在变幅杆上装上雕刻工具后，雕刻工具的加工部位处应能顺利起振，实现超声振动雕刻。另一方面，雕刻工具与变幅杆的连接一定要紧密，否则超声波传递过程中将损失很大能量。若采用螺纹连接，在螺纹连接处应涂以凡士林，不可存在空气间隙，以防止超声波传递时通过空气而急剧衰减，使超声振动雕刻的生产效率下降，甚至不能起振。雕刻面由多块雕刻面构成且同时雕刻或分别雕刻，也就是说，雕刻面为一个整面，但由于超声波雕刻面积有限，因此一个整面的雕刻面由多块雕刻面构成，多个雕刻面既可以同时雕刻，也可以分别雕刻。
实施例2在实施例1的基础上，分体雕刻法将先将石板加工成型骨灰盒拼接所需的板材形状，然后将成型雕刻工具与板材间、加入液体和磨料混合的的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在板材上，超声波雕刻机中的超声换能器产生超声频纵向振动、并借助于变幅杆将振幅放大，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨板材的被加工表面，同时磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨速度，磨料悬浮液循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工板材上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工板材中，雕刻工具的形状便被复制到板材上。超声加工时，高频电源联接超声换能器(参照附图1)，将电振荡转换为同一频率、垂直于石制骨灰盒表面的超声波机械振动，其根幅仅0.005～0.01mm，再经变幅杆放大至0.05～0.1mm，以驱动工具端面作超声振动。磨料悬浮液(磨料、水或煤油等赃工具的超声振动和一定压力下，高速不停地冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。同时，由于磨料悬浮液的不断搅动，促使磨料高速抛磨工件表面，由于超声波振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入骨灰盒材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。随着磨料悬浮液不断地循环。磨粒的不断更新。加工产物的不断排除，从而实现了超声波加工的目的。超声波加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。由此可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声加工。
需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明只是说明性的，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种超声波骨灰盒雕刻法，其特征是①整体雕刻法首先将整体石材加工成型骨灰盒模型，然后将成型雕刻工具与骨灰盒模型间、加入液体和磨料混合的的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在骨灰盒模型上，超声波雕刻机中的超声换能器产生超声频纵向振动、并借助于变幅杆将振幅放大，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨骨灰盒模型的被加工表面，同时磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨速度，磨料悬浮液循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工骨灰盒模型上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形状便被复制到骨灰盒模型上；或②分体雕刻法将先将石板加工成型骨灰盒拼接所需的板材形状，然后将成型雕刻工具与板材间、加入液体和磨料混合的的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在板材上，超声波雕刻机中的超声换能器产生超声频纵向振动、并借助于变幅杆将振幅放大，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨板材的被加工表面，同时磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨速度，磨料悬浮液循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工板材上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工板材中，雕刻工具的形状便被复制到板材上。
2.根据权利要求1所述的超声波骨灰盒雕刻法，其特征是整体雕刻的骨灰盒模型是指整块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.根据权利要求1所述的超声波骨灰盒雕刻法，其特征是超声换能器产生1500Hz以上的超声频纵向振动，变幅杆将振幅放大到0.03～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的超声波骨灰盒雕刻法，其特征是磨料为金刚砂。
5.根据权利要求1所述的超声波骨灰盒雕刻法，其特征是磨料悬浮液采用泵循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工骨灰盒模型上粉碎下来的材料微粒。
6.根据权利要求1所述的超声波骨灰盒雕刻法，其特征是雕刻面由多块雕刻面构成且同时雕刻或分别雕刻。
全文摘要
本发明涉及一种采用超声波雕刻石制骨灰盒的方法，首先将整体石材加工成型骨灰盒模型，然后将成型雕刻工具与骨灰盒模型间、加入液体和磨料混合的悬浮液，并使雕刻工具以一定的压力压在骨灰盒模型上，超声波雕刻机中的超声换能器产生超声频纵向振动、并借助于变幅杆将振幅放大，驱动雕刻工具端面作超声振动，迫使液体中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨骨灰盒模型的被加工表面，同时磨料悬浮液受雕刻工具端部超声振动而促使液体钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了雕刻加工的抛磨速度，磨料悬浮液循环流动，使磨粒不断更新，并带走被加工骨灰盒模型上粉碎下来的材料微粒，随着雕刻工具逐渐进入到被加工骨灰盒模型材料中，雕刻工具的形状便被复制到骨灰盒模型上。
文档编号B24B1/04GK1799768SQ200510135880
公开日2006年7月12日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者厉国苗 申请人:厉国苗