一种应用于超声波加工的圆刀片及其设计方法

摘要

一种应用于超声波加工的圆刀片及其设计方法，属于超声波刀具及其设计方法技术领域。所述圆刀片径向放射状均匀分布有通槽，所述通槽数量为偶数。所述方法包括以下步骤：（A）计算圆刀片的谐振频率ƒ；建立ANSYS模型进行有限元分析，计算圆刀片的振动模态；（B）确定节线；（C）若存在节圆，则在节线和节圆重叠处开设通槽；若不存在节圆，则在节线上设置通槽。径向开槽的圆刀片能使其切削刀片产生良好的超声波振动效果，所以能以高精度切削加工复合材料，超声波振动加工的优势更加容易体现和实现。

主权项

一种应用于超声波加工的圆刀片的设计方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：（A）所述圆刀片包括一体成型的凸台（1）和圆盘（3），所述凸台（1）中央设置有安装孔（2），所述圆盘（3）与凸台（1）同轴设置，且所述圆盘（3）边沿设置有圆刀片前角（4）；确定圆刀片材质、弹性模量E、泊松比μ、密度ρ和前角θ，设计圆刀片尺寸：圆刀片半径R、圆刀片厚度h；并计算圆刀片的谐振频率ƒ：其中， ƒ——谐振频率（Hz）；R——圆刀片半径（mm）；h——圆刀片厚度（mm）；μ——泊桑系数；E——弹性模量（Pa）；ρ——密度（Kg/m³）；B_ns——振型常数；在 ANSYS 有限元分析建模中，建立圆刀片的三维模型，根据设计要求设定单元类型及材料属性，然后对三维模型进行网格划分，形成有限元模型；进行有限元分析，由此计算圆刀片的振动模态；（B）从振动模态中确定振动幅度偏小的呈圆刀片直径分布的节线（a）；（C）若振动模态中存在振动幅度偏小的呈圆刀片圆周分布的节圆（b），则在节线（a）和节圆（b）重叠处开设通槽（5）；若振动模态中不存在节圆（b），则在节线（a）上设置通槽（5），所述通槽（5）呈径向放射状均匀分布。