基于夹心式压电换能器的超声刀设计

摘要

针对橡胶等难切割材料的加工问题,该文设计了一种基于夹心式压电换能器的超声刀。根据振动及波动理论设计了夹心式压电换能器及其变幅杆。利用有限元分析软件ANSYS 14.0对超声刀进行了模态分析,得到了超声刀工作模态的谐振频率。最后搭建实验测试平台,通过实验测出了样刀的谐振频率,并进行了功率和切割效果测试。实验结果表明,随着负载的增加,超声刀的功率呈线性变化,且负载相同时,输出功率随驱动电流的增大而增大,参考电流分别为200 mA、250 mA、300 mA时,对应切割7张纸的功率分别为3.7 W、4.1 W、5.9 W,功率特性良好。与普通刀具相比,超声刀切割时,切口更光滑整齐,切割效果良好。