CN108994881A - 一种超声波复合切刀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声波复合切刀，包括：中间孔、C形槽、斜角、凹槽、细缝、大过渡圆弧、小过渡圆弧、圆弧槽、大连接圆弧、小连接圆弧、横截面、切刀、刀柄、调幅器和母刀体；通过一个特殊结构的半波长的超声振动本体，同时连接几把同样半波长的超声刀片，在超声激励作用下，振动本体按上下模态进行振动，此时因为本体比较宽，大于半波长，整个振动本体会产生横向的振动，能量会有一部分随着横向振动耗散掉，此时我们通过在本体上加开特殊形状的孔和槽，同时包含横竖两个方向，这样就做到了将横向振动和纵向振动在一定程度上的隔离，极大降低了能量损耗。

Description

一种超声波复合切刀
技术领域
本发明涉及切割刀具技术领域，特别涉及一种超声波复合切刀。
背景技术
目前，超声波切割刀已广泛应用于橡胶切割领域。因其切割表面质量高，发热量小，功耗低，裁切步骤简单，适合自动化大生产，在橡胶生产中广受欢迎。然而尽管有这么多的优势，但超声波切割同时也有一定的局限性。主要体现在切割效率相对较低，目前只能使用单一刀片连接一个超声发声单元，无法实现一次同时分层切割。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超声波复合切刀，提供在同一个超声发声单元上做出数把刀片，可同时切割数层材料，极大的提高了超声切割的效率，本发明通过特殊的结构，避免了超声传递中一拖多形式带了的能量损耗及横波振动的影响，接近甚至达到了单一超声发声单元的能量转换效率，为实现同时多层切割带来了可能。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种超声波复合切刀，包括切刀、刀柄、调幅器和母刀体，所述刀柄的下端并排固定连接有数个切刀，所述刀柄的上端连接有一个调幅器，所述调幅器顶端上轴连接有一个母刀体，其创新点在于：还包括中间孔、C形槽、斜角、凹槽、细缝、大过渡圆弧、小过渡圆弧、圆弧槽、大连接圆弧、小连接圆弧和横截面；所述刀柄的中心位置中设有一个中间孔；所述刀柄中设有两个C形槽，所述C形槽以对称的方式设置在中间孔的两侧；所述刀柄顶端两侧均设有一个斜角；所述刀柄的两侧面上均设有凹槽；数个所述切刀之间均设有细缝；所述切刀上端位置的两侧面上均设有大过渡圆弧；所述切刀下端位置的两侧面上均设有小过渡圆弧；所述刀柄表面上设有一个圆弧槽；所述切刀顶端位置的上、下表面均设有大连接圆弧；所述切刀下端位置的上、下表面均设有小连接圆弧；所述切刀的末端均为横截面。
作为优选，所述凹槽呈凹字状。
作为优选，所述切刀的数目为15～20个。
本发明的有益效果：本发明具有结构合理简单、生产成本低、安装方便，功能齐全，通过一个特殊结构的半波长的超声振动本体，同时连接几把同样半波长的超声刀片，在超声激励作用下，振动本体按上下模态进行振动，此时因为本体比较宽，大于半波长，整个振动本体会产生横向的振动，能量会有一部分随着横向振动耗散掉，此时我们通过在本体上加开特殊形状的孔和槽，同时包含横竖两个方向，这样就做到了将横向振动和纵向振动在一定程度上的隔离，极大降低了能量损耗，为下部分向刀片传递超声波打好了基础，超声波刀片和本体的连接是横波产生及能量损耗的关键点，当连接单一刀片时，没有别的刀片干扰且横向尺寸小，横波的影响也非常小，此时能量损耗非常低，但当有多片刀片连接在一块时，干扰就会产生，本发明通过把每片相邻刀片连接处切开细小的缝，从而阻隔横向振动传播的路径，降低了横向振动及相邻刀片振动的干扰，同时在每把刀片上与本体连接处做一个圆弧过渡，将传递的振动平滑的过渡到刀片上，也相应地减小了传递面能量的损耗，另外从刀片根部到刀片刃口，本发明采用逐级圆弧过渡的方式，避免因形状变化太大导致振动时刀片开裂。在刀刃口处，本发明通过将刃口从底部转换到边缘，极大地增加刃口的长度，扩大了裁切产品的厚度范围，同时将刀的横截面做成类似菱形，增加了刀体强度，降低了刀弯曲和折断的风险，也保证切割过程中超声振动能量发射的稳定性。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明切刀和刀柄的结构示意图。
图3为本发明切刀的局部放大结构示意图。
1-中间孔；2-C形槽；3-斜角；4-凹槽；5-细缝；6-大过渡圆弧；7-小过渡圆弧；8-圆弧槽；9-大连接圆弧；10-小连接圆弧；11-横截面；12-切刀；13-刀柄；14-调幅器；15-母刀体。
具体实施方式
如图1至图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种超声波复合切刀，包括切刀12、刀柄13、调幅器14和母刀体15，所述刀柄13的下端并排固定连接有数个切刀12，所述刀柄13的上端连接有一个调幅器14，所述调幅器14顶端上轴连接有一个母刀体15，还包括中间孔1、C形槽2、斜角3、凹槽4、细缝5、大过渡圆弧6、小过渡圆弧7、圆弧槽8、大连接圆弧9、小连接圆弧10和横截面11；所述刀柄13的中心位置中设有一个中间孔1，用于缓冲超声波传递中振动幅度，避免中间振幅过大造成传递给多片刀片的能量不均衡；所述刀柄13中设有两个C形槽2，所述C形槽2以对称的方式设置在中间孔1的两侧，其作用是既可在水平方向上将横向的超声波振动消除掉，又可以在垂直方向上将振动幅度调整均匀，进一步保证下游刀片振动的稳定性；所述刀柄13顶端两侧均设有一个斜角3，主要作用是按照刀具是作为一个导向功能；所述刀柄13的两侧面上均设有凹槽4，作用在于拉开二次谐振，保证刀本体的固有频率在需要的范围内实现共振；数个所述切刀12之间均设有细缝5，可以保证刀片振动工作时不相互干扰又保证了相邻刀片之间振幅的统一性，同时对多片刀片又起到了切断横向摆动，减小横向振幅的影响的作用；所述切刀12上端位置的两侧面上均设有大过渡圆弧6，可以增大振幅又避免过度太快，导致刀片内应力过大易断裂；所述切刀12下端位置的两侧面上均设有小过渡圆弧7，和大过渡圆弧6一起可以起到减小内应力的作用；所述刀柄13表面上设有一个圆弧槽8，有利于制造加工中刀修整频率；所述切刀12顶端位置的上、下表面均设有大连接圆弧9，此设计加固了本体与刀片间的强度，同时减小了本体传至刀片的能量损耗，保证了能量的传递效率；所述切刀12下端位置的上、下表面均设有小连接圆弧10，此结构的好处是保证刀片的轴对称性，而且避免了应力集中。同时也有利于能量像刃口均匀发散；所述切刀12的末端均为横截面11，此形状类似于一个菱形，主要特征是对称。此结构的好吃是既增强了刀片的强度同时也兼顾了刀片刃口的锋利度，而且对称形状可以增加刀片的使用效率，保证了刀片工作中的稳定度。
其中，所述凹槽4呈凹字状；所述切刀12的数目为15～20个。
本发明的使用状态为：通过一个特殊结构的半波长的超声振动本体，同时连接几把同样半波长的超声刀片，在超声激励作用下，振动本体按上下模态进行振动，此时因为本体比较宽，大于半波长，整个振动本体会产生横向的振动，能量会有一部分随着横向振动耗散掉，此时我们通过在本体上加开特殊形状的孔和槽，同时包含横竖两个方向，这样就做到了将横向振动和纵向振动在一定程度上的隔离，极大降低了能量损耗，为下部分向刀片传递超声波打好了基础，超声波刀片和本体的连接是横波产生及能量损耗的关键点，当连接单一刀片时，没有别的刀片干扰且横向尺寸小，横波的影响也非常小，此时能量损耗非常低，但当有多片刀片连接在一块时，干扰就会产生，本发明通过把每片相邻刀片连接处切开细小的缝，从而阻隔横向振动传播的路径，降低了横向振动及相邻刀片振动的干扰，同时在每把刀片上与本体连接处做一个圆弧过渡，将传递的振动平滑的过渡到刀片上，也相应地减小了传递面能量的损耗，另外从刀片根部到刀片刃口，本发明采用逐级圆弧过渡的方式，避免因形状变化太大导致振动时刀片开裂。在刀刃口处，本发明通过将刃口从底部转换到边缘，极大地增加刃口的长度，扩大了裁切产品的厚度范围，同时将刀的横截面做成类似菱形，增加了刀体强度，降低了刀弯曲和折断的风险，也保证切割过程中超声振动能量发射的稳定性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种超声波复合切刀，包括切刀(12)、刀柄(13)、调幅器(14)和母刀体(15)，所述刀柄(13)的下端并排固定连接有数个切刀(12)，所述刀柄(13)的上端连接有一个调幅器(14)，所述调幅器(14)顶端上轴连接有一个母刀体(15)，其特征在于：还包括中间孔(1)、C形槽(2)、斜角(3)、凹槽(4)、细缝(5)、大过渡圆弧(6)、小过渡圆弧(7)、圆弧槽(8)、大连接圆弧(9)、小连接圆弧(10)和横截面(11)；
所述刀柄(13)的中心位置中设有一个中间孔(1)；
所述刀柄(13)中设有两个C形槽(2)，所述C形槽(2)以对称的方式设置在中间孔(1)的两侧；
所述刀柄(13)顶端两侧均设有一个斜角(3)；
所述刀柄(13)的两侧面上均设有凹槽(4)；
数个所述切刀(12)之间均设有细缝(5)；
所述切刀(12)上端位置的两侧面上均设有大过渡圆弧(6)；
所述切刀(12)下端位置的两侧面上均设有小过渡圆弧(7)；
所述刀柄(13)表面上设有一个圆弧槽(8)；
所述切刀(12)顶端位置的上、下表面均设有大连接圆弧(9)；
所述切刀(12)下端位置的上、下表面均设有小连接圆弧(10)；
所述切刀(12)的末端均为横截面(11)。
2.根据权利要求1所述的一种超声波复合切刀，其特征在于：所述凹槽(4)呈凹字状。
3.根据权利要求1所述的一种超声波复合切刀，其特征在于：所述切刀(12)的数目为15～20个。
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