[发明专利]一种应用于超声波加工的圆刀片及其设计方法

权利要求书

1.一种应用于超声波加工的圆刀片，其特征在于：所述圆刀片径向放射状均匀分布有通槽（5），所述通槽（5）数量为偶数。

2.如权利要求1所述的一种应用于超声波加工的圆刀片，其特征在于：所述圆刀片包括一体成型的凸台（1）和圆盘（3），所述凸台（1）中央设置有安装孔（2），所述圆盘（3）与凸台（1）同轴设置，且所述圆盘（3）边沿设置有圆刀片前角（4）。

3.如权利要求2所述的一种应用于超声波加工的圆刀片，其特征在于：所述圆刀片通过螺钉（6）与变幅杆（7）螺纹连接，所述螺钉（6）的螺帽厚度小于凸台（1）高度，螺帽顶端不超出圆刀片下平面。

4.如权利要求1或3所述的一种应用于超声波加工的圆刀片，其特征在于：所述通槽（5）的两侧槽边与圆刀片半径重合，且两侧槽边的夹角角度≤16°，所述通槽（5）的棱角处圆弧设置，弧度半径在1mm～3mm。

5.如权利要求1或3所述的一种应用于超声波加工的圆刀片，其特征在于：所述通槽（5）为圆形孔、多边形孔、串珠状孔或弧状长孔。

6.如权利要求2所述的一种应用于超声波加工的圆刀片，其特征在于：所述圆刀片前角（4）的角度范围为大于等于10°且小于等于18°。

7.如权利要求1所述的一种应用于超声波加工的圆刀片的设计方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（A）确定圆刀片材质、弹性模量E、泊松比μ、密度ρ和前角θ，设计圆刀片尺寸，并计算圆刀片的谐振频率?；建立ANSYS模型进行有限元分析，计算圆刀片的振动模态；

（B）从振动模态中确定振动幅度偏小的呈圆刀片直径分布的节线（a）；

（C）若振动模态中存在振动幅度偏小的呈圆刀片圆周分布的节圆（b），则在节线（a）和节圆（b）重叠处开设通槽（5）；若振动模态中不存在节圆（b），则在节线（a）上设置通槽（5），所述通槽（5）呈径向放射状均匀分布。

8.如权利要求7所述的一种应用于超声波加工的圆刀片的设计方法，其特征在于：步骤（C）中，若振动模态中存在振动幅度偏小的呈圆刀片圆周分布的节圆（b），所述通槽（5）内侧半径小于最小节圆（b）内侧半径，所述通槽（5）外侧半径大于最大节圆（b）外侧半径；若振动模态中不存在节圆（b），通槽（5）内侧半径大于或等于圆刀片半径的二分之一，通槽（5）外侧半径小于或等于圆刀片半径的五分之四。

9.如权利要求7所述的一种应用于超声波加工的圆刀片的设计方法，其特征在于所述方法还包括：

（D）制作圆刀片并径向开槽后，通过测定和修正得到实际所需的谐振频率，与换能器、变幅杆和螺钉构成一声学系统。