[發明專利]一種大振幅縱彎超聲振動切割裝置

在審

• 申請號: 201910290186.1
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN109968443A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 黃懷晶;王宇婷;殷振;高子萱;丁穎超;劉繼承;張洋;鄒林勝
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: B26D7/08
• 分類號: B26D7/08;B06B1/06
• 代理公司: 鄭州萬創知識產權代理有限公司 41135
• 代理人: 薛雁超

本發明公開了一種大振幅縱彎超聲振動切割裝置，其包括超聲振動換能器、一級變幅桿、二級變幅桿、三級變幅桿、刀頭、超聲波電源和防護外殼。所述的超聲振動換能器包括螺栓及依次套設在螺栓上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和一級變幅桿，后蓋板和一級變幅桿通過螺栓將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和一級變幅桿聯接壓緊；二級變幅桿設置在一級變幅桿的前端，三級變幅桿設置在二級變幅桿的前端，刀頭設置在三級變幅桿的前端，刀頭中心軸線與三級變幅桿軸線夾角a在80?100度之間，刀頭邊沿具有刃口，且刃口邊沿具有尖頭朝向刀頭尖端的三角形鋸齒結構。本發明具有功率容量大、結構簡單、能量轉換效率高、振幅大、工作性能穩定等優點。

技術領域

本發明涉及利用壓電陶瓷逆壓電效應的超聲振動領域，尤其是涉及一種大振幅縱彎超聲振動切割裝置。

背景技術

超聲切割是利用超聲壓電換能器驅動切割刀具產生超聲頻率的振動，將碰撞和沖擊能量傳遞到被切介質，致使被切介質材料疲勞破碎從而達到切割目的的一項新型工藝技術。超聲切割可更有效、更精確地加工如碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉纖維、各種蜂窩復合材料和硬脆材料如光學玻璃、硅晶體、陶瓷等。另外，由于與生物組織接觸的切割刀具以一定的超聲頻率振動時可使生物組織內水汽化、蛋白氫鍵斷裂、細胞崩解、組織被切開、凝固和封閉小血管，所以超聲切割技術又可運用到醫療外科手術工具上。目前，超聲切割技術已廣泛應用于醫療、航空航天、化工、農業、食品和機械等領域。

超聲切割加工中，在其他條件不變的情況下，切割刀具的振幅越大，超聲壓電換能器的轉換效率越高，增大切割刀具的振幅可以提高切割加工的速度，因此在超聲切割加工中，刀具刃口的振幅是切割刀具性能的重要指標之一，為了提升超聲振動在各個應用領域的性能，采取了各種方式對超聲振動的振動幅值進行提高。

發明內容

本發明提供了一種新型的大振幅縱彎超聲振動切割裝置，目的是為了克服現有超聲振動換能器中振幅較低的不足，提供一種較大振幅的超聲振動切割裝置。

一種大振幅縱彎超聲振動切割裝置：包括超聲振動換能器、一級變幅桿、二級變幅桿、三級變幅桿、刀頭、超聲波電源和防護外殼，所述的超聲振動換能器整體呈圓柱體，其包括螺栓及依次套設在螺栓上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和一級變幅桿，后蓋板和一級變幅桿通過螺栓將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和一級變幅桿聯接壓緊；所述的二級變幅桿設置在一級變幅桿的前端，三級變幅桿設置在二級變幅桿的前端。

刀頭設置在三級變幅桿的前端，刀頭中心軸線與三級變幅桿軸線夾角a在80-100度之間，刀頭邊沿具有刃口，且刃口邊沿具有尖頭朝向刀頭尖端的三角形鋸齒結構。

更進一步的，三級變幅桿和二級變幅桿可以制作成一個整體設置在一級變幅桿的前端。

更進一步的，二級變幅桿可通過焊接設置在一級變幅桿的前端。

更進一步的，一級變幅桿上設置有法蘭盤，用于超聲振動換能器與外部結構的聯接。

更進一步，所述的一種大振幅縱彎超聲振動切割裝置只有一組縱向振動壓電陶瓷片。

更進一步，所述的一種大振幅縱彎超聲振動切割裝置只需一路超聲電信號激勵。

更進一步，一種大振幅縱彎超聲振動切割裝置的工作頻率范圍為18kHz-40kHz。

更進一步的，超聲振動換能器和一級變幅桿、二級變幅桿及三級變幅桿外周設置有具有保護和握持作用的外殼。

更進一步的，在一級變幅桿、二級變幅桿及三級變幅桿，以及刀頭及其柄部的截面突變部位，均設置有圓弧過渡。