[实用新型]一种超声波裁刀

说明书

技术领域

本实用新型涉及切割刀具技术领域，具体地说是一种用于裁切轮胎的高强度超声波裁刀。

背景技术

超声波切割刀具是一种基于声学振动分析的裁切刀，超声波刀具裁切的表面光滑，效率高，能耗低，越来越多的行业诸如橡胶、食品和汽车内饰开始使用超声裁切替代传统的的切割方式。一般使用的超声波刀具，其裁刀的宽度在200mm以内，随着超声波切割刀具的广泛使用，裁刀的宽度超过200mm，300mm以上的超声刀应用也越来越广泛。甚至已经需要有400mm宽的超声刀，这样对超声刀的设计和制造工艺提出了更高的要求。

目前，超声波刀具采用结构分析的设计方法，这种方法相对简易和成熟，但对于大尺寸的超声刀有一定的局限性，主要表现在无法真实模拟超声刀的工作状态。超声波由于本身波长的局限性，刀的尺寸越大，超声在金属介质中的传递模态就越复杂，尤其是对超声刀有害的横向振动，会变得越发得明显，所以大尺寸的超声裁刀一直是结构设计的难点。

现有技术的大尺寸超声裁刀主要存在的问题是：振动方向的一致性变得无序，超声刀容易产生中间开裂；二次谐振很难拉开，对实际需要的主频产生有害影响；刀口振动幅度不均匀，造成被切产品的断口质量不一致，而且超声刀工作时噪音和功率损耗增大。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而设计的一种超声波裁刀，利用ANSYS软件对超声刀进行声学振动的仿真分析，在刀体上设置与刀刃垂直的细槽，极大的改善了刃口输出振幅的均匀性，振动方向一致，弥补了超声刀结构设计上的不足，提高了产品的切口质量和超声刀的使用寿命，进一步降低了超声刀工作的噪音、功率损耗和生产成本。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：一种超声波裁刀，包括由刀座、刀体和刀刃组成的超声波切割刀具，其特点是所述刀座两端部设有“U”形开口的细槽和梯形结构，细槽设置在梯形结构的内侧且与刀刃垂直；所述刀体上设有与刀刃垂直的两通槽；所述通槽为设置在两细槽内侧且两端呈半圆的细长通孔；所述刀体与刀座设有圆弧过渡结构。

所述通槽两端分别设置在刀座和刀刃的根部。 

本实用新型与现有技术相比具有结构合理，极大的改善了刃口输出振幅的均匀性且振动方向一致，弥补了结构设计上的不足，较好的解决了超声刀易开裂的问题，而且切口整齐，超声刀的使用寿命可提高15%左右，产品质量大大提高，进一步降低了超声刀工作的噪音、功率损耗和生产成本，经济效益显著。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为图1的A-A剖面图

图3为图1俯视图

图4为实施例图

具体实施方式

参阅附图1~附图3，本实用新型由刀座1、刀体2和刀刃3组成的超声波切割刀具，所述刀座1两端部设有“U”形开口的细槽4和梯形结构5，细槽4设置在梯形结构5的内侧且与刀刃3垂直；所述刀体2上设有与刀刃3垂直的两通槽7；所述通槽7为设置在两细槽4内侧且两端呈半圆的细长通孔；所述刀体2与刀座1设有圆弧过渡结构6；所述通槽7两端分别设置在刀座1和刀刃3的根部。

参阅附图4，本实用新型最佳的刀片宽度W为140～200mm，其细槽4的宽度D₂优选为1.5～2.5mm，细槽4的长度D₃优选为10～15mm；通槽7的宽度L优选为6～7.5mm；细槽4的槽底与通槽7顶端的间距D₄为3～7mm；两细槽4的间距D₁以下式（a）设计：

D₁=(2W+L)/ 3              （a）

本实用新型运用ANSYS软件对超声刀进行声学振动的仿真分析，在刀体2上设置与刀刃3垂直的细槽4，极大的调整和改善了刀刃3输出振幅的均匀性，振动方向一致，弥补了现有技术在结构设计上的不足，传统的设计方法在刀拉槽后会在实际需要的主频附近有一个二次谐振，这个频率的振动模态完全不同于主频，用ANSYS分析软件可以清楚地看到刀口呈现扭曲的摆动，这个二次谐振的频率与主频越接近，对超声刀的损害越大。一般地超声刀的频差基本可达到500HZ以上，但随着尺寸的不断增大，这个频差就会逐渐缩小，有时甚至会低于200HZ。本实用新型可以比较容易地将这些有害的二次谐振再次拉开，一般可增加频差300HZ以上，从而根本解决了超声刀易开裂的问题。

以上只是对本实用新型作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。