CN201304668Y - 基于结构分析的高寿命超声波切割刀具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，包括刀具台阶和与刀具台阶相固接的刀体，刀具台阶的高度为11.2～15mm；刀体上垂直于刀具台阶方向设置有刀具槽，刀体上具有氮化铝钛涂层，刀体长度为60～100mm时，刀具槽宽度为4～4.9mm或5.1～6mm，刀具台阶顶部设置有专有凸台，直径为10～20mm，高度为0.1～1mm；刀体长度为100～140mm或140～192mm时，刀具槽宽度为4～4.7mm或4.8～6mmm；刀体长度为，刀具槽宽度为4～4.7mm或4.8～6mmm；本实用新型振幅均匀、内部应力小、涂层耐磨损、延长了使用寿命、降低了使用成本。

Description

基于结构分析的高寿命超声波切割刀具

技术领域

本实用新型涉及切割刀具技术领域，特别涉及超声波切割刀具技术领域，具体是指一种基于结构分析的高寿命超声波切割刀具。

背景技术

现有的超声波刀具主要是被应用于轮胎制造过程中的气密层切割工艺之上，利用每秒20000～40000Hz的高频振动达到有利于轮胎生产要求的切割。

现在国内所生产的超声波刀具还在起步模仿阶段，主要是以完全按照国外超声波刀具的外形加工为主。现有的超声波刀具(轮胎切割领域内)主要有60～100mm、100～140mm和140～192mm三档标准范围尺寸，包括刀具台阶和与刀具台阶相固接的刀体，刀具台阶的高度为10～11mm，所述刀体上垂直于所述刀具台阶方向设置有刀具槽，所述刀体上具有涂层，所使用的涂层为氮化钛涂层，60～100mm标准范围尺寸的刀具，刀具槽的宽度为5mm；100～140mm和140～192mm标准范围尺寸的刀具，刀具槽的宽度为4.75mm。上述超声波刀具有着使用寿命很短而且易破损、断裂的弊病。原有国产超声波刀具与进口产品使用寿命差距明显，国产超声波刀具经过本发明人调研，使用寿命一般在半年，国外进口刀具也一般在一年左右。

本发明人通过自己的专业方面的知识，利用有限元分析方法(F.E.A)找到了国内、国外超声波刀具寿命不高、容易破损、断裂的原因，主要是在如下方面：

1)振幅不均匀；

2)刀具内部应力过大；

3)涂层容易被磨损；

因此，有必要对上述在上述3个方面做出改进，从而获得高寿命的超声波切割刀具，降低轮胎制造过程中超声波刀具的使用成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，该超声波切割刀具振幅均匀、内部应力小、涂层耐磨损、延长了使用寿命、降低了使用成本。

为了实现上述的目的，本实用新型的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具具有如下构成：

该基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，包括刀具台阶和与所述刀具台阶相固接的刀体，所述刀体上垂直于所述刀具台阶方向设置有刀具槽，所述刀体上具有涂层，其特点是，所述刀具台阶的高度为11.2～15mm。

较佳地，所述刀体的长度为60～100mm，所述刀具槽宽度为4～4.9mm或5.1～6mm。

更佳地，所述刀具台阶的顶部设置有专有凸台。

更进一步地，所述专有凸台的直径为10～20mm，所述专有凸台的高度为0.1～1mm。

较佳地，所述刀体的长度为100～140mm，所述刀具槽宽度为4～4.7mm或4.8～6mm。

较佳地，所述刀体的长度为140～192mm，所述刀具槽宽度为4～4.7mm或4.8～6mm。

较佳地，所述涂层为氮化铝钛涂层。

采用本实用新型，由于本实用新型将超声波刀具的刀具台阶的高度设计为11.2～15mm，涂层采用氮化铝钛涂层，对60-100mm标准范围尺寸的超声波刀具在其顶部增加了专有凸台，刀具槽宽度设计为4～4.9mm或5.1～6mm；对100～140mm和140～192mm标准范围尺寸的超声波刀具的刀具槽宽度设计为4～4.7mm或4.8～6mm，由此获得的超声波刀具具有振幅均匀、内部应力小和涂层耐磨损的特点，从而不易破损、断裂、使用寿命长、使用成本降低。

附图说明

图1是本实用新型的一具体实施例的主视示意图。

图2是图1所示的具体实施例的侧视示意图。

图3是图1所示的具体实施例的振动效果示意图。

图4是现有的60～100mm标准范围的超声波刀具的振动效果示意图。

图5是本实用新型的另一具体实施例的主视示意图。

图6是图5所示的具体实施例的侧视示意图。

图7是图5所示的具体实施例的振动效果示意图。

图8是现有的100～140mm标准范围的超声波刀具的振动效果示意图。

图9是本实用新型的一具体实施例的主视示意图。

图10是图9所示的具体实施例的侧视示意图。

图11是图9所示的具体实施例的振动效果示意图。

图12是现有的140～192mm标准范围的超声波刀具的振动效果示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1和图2所示，为标准范围为60～100mm的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具1，包括刀具台阶11和与所述刀具台阶相固接的刀体12，刀具台阶11的高度为11.2～15mm，刀体12长度为60～100mm，所述刀体12上垂直于所述刀具台阶11方向设置有刀具槽13，刀具槽13的宽度为4～4.9mm或5.1～6mm，所述刀体12上具有涂层，所述涂层为氮化铝钛涂层，其刀具台阶11顶部设置有专有凸台14，所述专有凸台14的直径为10～20mm，高度为0.1～1mm。该标准范围为60～100mm的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具的振动均匀性与市场现有设计相比增加了20％，其振动效果图见图3，市场现有设计(60～100mm)的振动效果图见图4。

请参阅图5和图6所示，为标准范围为100～140mm的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具2，包括刀具台阶21和与所述刀具台阶21相固接的刀体22，刀具台阶21的高度为11.2～15mm，刀体22长度为100～140mm，所述刀体22上垂直于所述刀具台阶21方向设置有刀具槽23，刀具槽23的宽度为4～4.7mm或4.8～6mm，所述刀体22上具有涂层，所述涂层为氮化铝钛涂层。该标准范围为100～140mm的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具的振动均匀性与市场现有设计相比增加了20％，其振动效果图见图7，市场现有设计(100～140mm)的振动效果图见图8。

请参阅图9和图10所示，为标准范围为140～192mm的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具3，包括刀具台阶31和与所述刀具台阶31相固接的刀体32，刀具台阶31的高度为11.2～15mm，刀体32长度为140～192mm，所述刀体32上垂直于所述刀具台阶31方向设置有刀具槽33，刀具槽33的宽度为4～4.7mm或4.8～6mm，所述刀体32上具有涂层，所述涂层为氮化铝钛涂层。该标准范围为140～192mm的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具的振动均匀性与市场现有设计相比增加了10％，其振动效果图见图11，市场现有设计(140～192mm)的振动效果图见图12。

上述振动效果图为真实振动的效果模拟图，经过本发明人的实验，与真实振动的振幅分布误差只有3～5％。其中A和B代表不同方向的振动方向，相同色度代表基本相同的振幅大小。如图3、4、7、8、11和12所示，刀具以节点层为中心(层C)，两边各自高频发散振动。相同的色度代表振幅基本相同，本实用新型的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具的振动模型图(图3、7和11)明显优秀于市场现有使用的超声波刀具(图4、8和12)。应力由于振动模式一致性的改进，与振幅分布同比例改进。

本实用新型的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具经在超声波轮胎橡胶切割成型机上长时间的实际应用(半年以上)，切割效果良好，切面平整光滑，达到工艺要求，切割功率稳定，与超声波切割设备的其它部件配合良好，超声波刀具的状态良好。证明了本实用新型的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具超过了市场上现有超声波刀具的平均寿命。

综上，本实用新型的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具振幅均匀、内部应力小、涂层耐磨损、延长了使用寿命、降低了使用成本。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，包括刀具台阶和与所述刀具台阶相固接的刀体，所述刀体上垂直于所述刀具台阶方向设置有刀具槽，所述刀体上具有涂层，其特征在于，所述刀具台阶的高度为11.2～15mm。

2.根据权利要求1所述的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，其特征在于，所述刀体的长度为60～100mm，所述刀具槽宽度为4～4.9mm或5.1～6mm。

3.根据权利要求2所述的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，其特征在于，所述刀具台阶的顶部设置有专有凸台。

4.根据权利要求3所述的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，其特征在于，所述专有凸台的直径为10～20mm，所述专有凸台的高度为0.1～1mm。

5.根据权利要求1所述的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，其特征在于，所述刀体的长度为100～140mm，所述刀具槽宽度为4～4.7mm或4.8～6mm。

6.根据权利要求1所述的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，其特征在于，所述刀体的长度为140～192mm，所述刀具槽宽度为4～4.7mm或4.8～6mm。

7.根据权利要求1～6项之一所述的基于结构分析的高寿命超声波切割刀具，其特征在于，所述涂层为氮化铝钛涂层。

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