[實用新型]鈦合金超聲波切割刀

有效

• 申請號: 201721185488.5
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN207256375U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 王飛;張超;王文東;陸怡青;司明明;周隱玉
• 申請（專利權）人: 上海材料研究所
• 主分類號: B26D7/08
• 分類號: B26D7/08;B26D7/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 褚明偉

技術領域

本實用新型涉及超聲波切割領域，尤其是涉及一種鈦合金超聲波切割刀。

背景技術

超聲波切割是超聲發生器產生振動，經過換能器將振幅放大后傳遞給切割刀頭，刀頭刃口與被切割材料的伸縮式高頻碰撞產生大量的熱量，使被切割材料熔化形成加工作用。

超聲加工過程的超聲發生器頻率需與刀頭材料的固有頻率保持一致才能夠形成諧振，驅動切割刀頭振動。因此，通常切割刀頭的伸縮振動方向的長度與超聲波在刀頭材料的傳播半波長的整數倍能夠驅使刀頭刃口產生最大的振幅，將電能有效轉化為機械能。刀頭材料需與頻率具有適當的匹配關系。超聲波切割過程中，一般采用單個激振源，在切割方向傳遞縱向振動，同時需要避免在其余方向上的橫振，因此對于超聲切割過程需要嚴格控制刀頭的結構，通常在超聲刀刀身和刀背開隔振槽以降低橫振影響。

國內在橡膠輪胎切割生產中使用的超聲波切割裁刀部分由國外生產，但由于國內外輪胎用橡膠材料成分配方的差異，國內橡膠輪胎產線上使用的進口超聲波切割刀在生產過程中產生了一些問題，造成切割刀的使用壽命較短。例如，超聲波切割刀刃口的豁口、崩刃、卷刃和刃口劃痕磨損等，導致切割刀過早失效和報廢。

因此，希望通過結構的優化設計，在不改變使用工況和加工需求的條件下提供一種超聲波切割刀，使其能夠解決現有超聲波切割橡膠輪胎生產過程中的崩刃和豁口問題，提高刀具的使用壽命，從而降低橡膠輪胎的生產成本，提升市場競爭力。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種鈦合金超聲波切割刀，其能夠改善切割過程中刃口部分的位移分布均勻性，降低刃口的薄弱部位的剪切應力，使崩刃和豁口等失效形式進一步改善，提高切割刀整體使用壽命。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種鈦合金超聲波切割刀，包括刀背、刀身和刃口，所述刀背設有刀背槽，所述刀身設有中間槽。為了改善鈦合金超聲波切割刀的橫振影響作用，在激振裝置安裝的刀背和刀體上開設刀背槽和中間槽，數目均為6個，均勻分布。中間槽接近于刃口，對于鈦合金超聲波切割刀在切割過程中的受力分布具有重要影響，需要嚴格控制槽的長度，通過呈似正態分布形式布置中間槽，從刀身中間A長度中間槽向兩側C長度中間槽長度逐漸遞減，C長度中間槽和A長度中間槽長度差不大于5mm，可有效改善刀具應力分布，提升刀具壽命。

所述刀身與刀背之間通過大圓弧過渡連接。

所述鈦合金超聲波切割刀整體尺寸為：切割伸縮方向的長度為69～71mm，寬度為170～190mm，刀背厚度為20～30mm，刀身厚度為5mm，圓弧半徑為25～30mm。

所述刀身厚度為4～6mm，與刀背相切圓弧過渡。

所述刃口處楔角為4～6°，兩側對稱。

所述刀背槽和中間槽的數目均為6個。

一個刀身上的中間槽共有三個長度，分別為A長度中間槽、B長度中間槽、C長度中間槽，其中，A長度中間槽有兩個，位于刀身中間，C長度中間槽有兩個，分別位于刀身的兩端，B長度中間槽有兩個，分別位于A長度中間槽與C長度中間槽之間，A長度中間槽、B長度中間槽、C長度中間槽長度遞減，即，從中間兩個中間槽向兩側中間槽長度逐漸遞減，長度分布呈似正態分布樣。

所述A長度中間槽與C長度中間槽的長度差小于等于5mm。

所述鈦合金超聲波切割刀的材質為TC4鈦合金材料。

所述鈦合金超聲波切割刀使用的超聲頻率范圍為30～40kHz。

優選地，鈦合金超聲波切割刀切割伸縮方向的長度約取超聲波在鈦合金中傳播的半波長69mm左右。更優選地，長度為69.7mm。

優選地，鈦合金超聲波切割刀刀背厚度根據鈦合金市場板材規格和換能器安裝要求選擇，保證鈦合金超聲波切割刀方便機械加工且與激振裝置能夠緊固配合，一般選擇為25.4mm。

優選地，鈦合金超聲波切割刀寬度與使用的切割生產線相關，但既要避免過寬引起裝置振動平穩性差，橫振過大，又要避免寬度過小，切割效率低下，最大寬度為190mm。

優選地，刀身需要有適當的厚度和圓弧段對已切割材料形成導向作用，刀身也需具有一定的剛度，通常刀身平行段厚度為5mm，使用大圓弧與刀背過渡，圓弧半徑為25～30mm，更優選地，圓弧段半徑為27mm。

優選地，鈦合金超聲波切割刀的切割部分為尖銳刃口，角度一般選擇為5°，兩側對稱，可以方便切割刀兩側使用。

優選地，為了改善鈦合金超聲波切割刀的橫振影響作用，在激振裝置安裝的刀背和刀體上開設刀背槽和中間槽，數目均為6個，均勻分布。