一种便携式超声波手持切刀的制作方法

本发明涉及一种通用型超声波切割设备，它是一种便携式超声波手持切刀，适用于解决在食品行业软性、粘性和脆性材料与橡胶行业韧性、粘性材料难以加工的问题。

背景技术：

目前，已有的超声波切割设备，主要由超声波驱动电源、压电陶瓷换能器、变幅杆和工具头构成，这种设备的压电陶瓷换能器通过压环的过盈配合固定在换能器外壳内，压电陶瓷换能器工作端通过变幅杆将振幅放大和传递，作用在工具头上，压电陶瓷换能器通过信号电缆线连接超声波驱动电源，驱动压电陶瓷换能器将电能转换成机械能，而工具头一方面是进一步的放大振幅，另一方面是输出超声波，利用刀刃的类似刃口，将超声波能量集中输出到被切割材料的切割部位，该部位在巨大的超声波能量的作用下，只要很小的切割力就可以达到切割材料的目的，因换能器、变幅杆和切刀之间的频繁连接，使能量在连接处因发热而浪费一部分，但在长期作业下，因能量长期作用的原因，使设备的温度升高、工具头震裂或崩边以致设备损坏，不但给设备带来损害给公司带来损失，如果碎渣不能完全处理，将会给消费者带来很大的伤害。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术对于工具头发热、裂纹、崩边等问题，提供一种高强度、高韧性的新型钛合金材料的便携式超声波手持切刀。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式超声波手持切刀，主要由工具头、压电陶瓷换能器、12.9级高强螺丝、尼龙垫圈A、尼龙垫圈B、绝缘套A、绝缘套B、换能器上筒、换能器中筒、换能器筒后盖组成，其压电陶瓷换能器通过12.9级高强螺丝与工具头连接，压电陶瓷换能器前盖零振点的上面装有尼龙垫圈A，下面装有尼龙垫圈B，换能器中筒和换能器上筒通过螺纹配合将尼龙垫圈A和尼龙垫圈B压紧，将压电陶瓷换能器固定在换能器外壳的内部，换能器中筒内侧装有绝缘套B，压电陶瓷换能器陶瓷片表面装有绝缘套A，防止电极与金属连接，换能器筒后盖与换能器中筒通过螺纹连接，换能器筒后盖上开有通风孔和航插接线口，通风孔空气保持通畅，有利散热，航插接线口通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线连接。

本发明解决技术问题所采用的技术方案还可以是：

本发明所述的工具头为刀身带有圆弧，刀面为单侧刃或双侧刃的切刀，工具头由切刀刃部、刀身薄面、刀身圆弧、刀身连接处四个部分组成，切刀刃部是单侧刃或双侧刃，刀身连接处是圆柱形，工具头的长度根据不同频率设置为260-302毫米，工具头为新兴钛合金材料。

本发明的结构特点和工作原理如下：

1、本发明的结构特点：压电陶瓷换能器通过12.9级高强螺丝与工具头连接，压电陶瓷换能器前盖零振点的上面装有尼龙垫圈A，下面装有尼龙垫圈B，换能器中筒和换能器上筒通过螺纹配合将尼龙垫圈A和尼龙垫圈B压紧，将压电陶瓷换能器固定在换能器外壳的内部，换能器中筒内侧装有绝缘套B，压电陶瓷换能器陶瓷片表面装有绝缘套A，防止电极与金属连接，换能器筒后盖与换能器中筒通过螺纹连接，换能器筒后盖上开有通风孔和航插接线口，通风孔空气保持通畅，有利散热，航插接线口通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线连接。

其工具头所采用的材料是本公司与国家中科院合作，经过长时间的实验研究的一种新型钛合金，以TC11(Ti-13V-11Cr-3Al)为蓝本，研究出TC11-y(Ti-8V-11Cr-3Al-2Mo)的一种钛合金材料，不但成型性良好，具有一定的抗裂纹能力，且具有更高的强度，很好的解决了因材料强度不够而导致的温度升高、工具头震裂或崩边的问题。

工具头结构是本公司集合几位CAE工程师、机械结构工程师经过长时间的设计和实验确定的，目的是使能量得到最大化的利用。

利用本发明一种便携式超声波手持切刀设备主要应用于奶油蛋糕、面包、冻肉、糖果、巧克力切割等食品加工行业。

本发明的加工原理：超声波切割原理是通过超声波发生器将50/60HZ频率的电流转换成20-40KHZ的电能。电能被转换成为同等频率的机械振动，随后机械振动传递到切割刀。切割刀将接收到的振动能量传递到待切割物体的切割面，在该区域，振动能量通过激活分子能，打开分子链的方式对切割物体进行切割，由于切割刀在做超声波振动，摩擦阻力极小，被切割材料不易粘在刀片上。这对粘性和弹性材料、冰冻食品，不便施加压力的物体等，特别有效。

一套超声波切割系统的主要组件包括超声波发生器(驱动电源)、超声波换能器、变幅杆、切割刀(工具头)及各输出线路、控制线路。超声波驱动电源将市电转换成高频高压交流电，输给超声波换能器。超声波换能器其实就相当于一个能量转换器，它能将输入的电能转换成机械能，即超声波。其表现形式是换能器在纵向做来回伸缩运动。伸缩运动的频率等同于驱动电源供出的高频交流电流频率。变幅杆与工具头做成一个整体，一是减少连接间的能量损耗，二是调节换能器与工具头的匹配。切割刀(工具头)一方面进一步放大振幅，聚焦超声波。另一方面输出超声波，利用切割刀的刃口，将超声波能量集中输入到被切割材料的切割部位。该部位在巨大超声波能量的作用下，使切割物瞬间软化、熔化，强度大大下降。此时，只要施加很小的切割力，就可达到切割材料的目的。

本发明的有益效果：

1、工作稳定，使用寿命长。

2、重量轻，便于携带。

3、不粘刀，切口平滑。

4、无碎屑，无压缩变形。

5、适用范围广，生产线和小作坊皆可使用。

本发明的应用效果：

1.新型材料在产品加工成型时性能稳定，不易产生废品。

2.新型材料增加其本身的强度和刚性，能量聚集的刃部有较大的剪裁抗性，不易产生裂纹。

3.在加工时受力的部位不会因受力不均产生崩裂，不会对设备本身或消费者产生潜在的影响。

4.使用轻便，无碎屑和压力变形，切口平整光滑。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1的剖视图；

图3为发明图2的局部视图；

其中，1、工具头，2、压电陶瓷换能器，3、12.9级高强螺丝，4、尼龙垫圈A，5、尼龙垫圈B，6、绝缘套A，7、绝缘套B，8、换能器上筒，9、换能器中筒，10、换能器筒后盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明

图1、图2和图3所示：一种便携式超声波手持切刀，包括压电陶瓷换能器2通过12.9级高强螺丝3与工具头1连接，压电陶瓷换能器2前盖零振点的上面装有尼龙垫圈A4，下面装有尼龙垫圈B5，换能器中筒9和换能器上筒8通过螺纹配合将尼龙垫圈A4和尼龙垫圈B5压紧，将压电陶瓷换能器2固定在换能器外壳的内部，换能器中筒9内侧装有绝缘套B7，压电陶瓷换能器2陶瓷片表面装有绝缘套A6，防止电极与金属连接，换能器筒后盖10与换能器中筒9通过螺纹连接，换能器筒后盖10上开有通风孔和航插接线口，通风孔空气保持通畅，有利散热，航插接线口通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线连接，实现设备的加工作业。