2024年7月13日发(作者：双秋白)
第３１卷第６期
振动、测试与诊断
ＶｏＩ＿３１ Ｎｏ．６
２０１１年１２月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
Ｄｅｃ．２０１１
一
种新型盘式行波型压电钻
万龙飞， 丁庆军， 杨 淋， 黄卫清， 赵淳生
（南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京，２１００１６）
摘要设计了一种基于逆压电效应的新型盘式行波型压电钻。该压电钻利用压电陶瓷的逆压电效应，使定子基体
产生两相面外的弯振，利用存在相位差的两相弯振的合成使钻杆端部产生摇头运动，从而为切削和钻孔提供动力。
利用有限元软件ＡＮＳＹＳ对压电钻进行了结构仿真，分析并确定了压电钻的工作模态。根据仿真结果试制了一台样
机，对该样机进行了激光扫频试验，结果显示样机工作频率为４Ｏ ｋＨｚ，切削频率可达２４０万次／ｍｉｎ，切削幅度可以控
制在微米级。试验表明，该样机配上普通牙钻，可以在打印纸、硬纸板、铝板和钢板上进行切削、钻孔等操作。
关键词 压电钻椭圆运动 逆压电效应ＡＮＳＹＳ
中图分类号ＴＨｌｌ３
压电陶瓷的逆压电效应激发钻头的旋转功能，可实
引 言
现微幅切削，切削频率可达２４０万次／ｒａｉｎ，由于振动
处于超声范围内，可实现无噪音工作。
口腔科使用的牙钻手机是治疗牙病和进行牙齿
修复的必备器械。和低速手机与洁牙手机相比，高速
１压电钻结构
牙钻Ｌ１≈ 主要是用于切割牙体，制备牙洞、牙形和修
整牙形等，切削能力强。以电机为动力源的牙科手机
该新型压电钻结构示意图如图１所示。定子基
的转速一般每分钟只能达到几万转，通常作为低速
体为圆盘式结构，由中心带小孔的圆盘（４５＃钢）、４
手机使用。目前，普遍使用的高速手机是滚珠轴承式
片ＰＺＴ８压电陶瓷片组成。钻头采用普通医用牙科
牙科高速涡轮手机，转速在３０￣５０万转／ｍｉｎ不等，
钻头，通过紧配合连接安装在圆盘的中心小孔上。压
而悬浮式空气轴承牙科高速涡轮手机的转速可达６Ｏ
电陶瓷片是由４片基于ｄ。 的长方形压电陶瓷片组
万转／ｍｉｎ，使用寿命也较长，但是由于其在使用时
成，尺寸为１０ ｍｍ×５ ｍｍ×１ ｍｍ（陶瓷片尺寸根据
所产生的噪音较大和扭矩较小，所以很少被采用。高
圆盘的设计尺寸和试验条件选择），其极化布置方式
速涡轮手机不仅价格昂贵，而且在使用中还存在诸
以及施加的电激励方式如图２所示。陶瓷片标号为
多问题［４＿６］：ａ．需要频繁进行润滑；ｂ．忌碰撞；Ｃ．结构
１，２，３，４，依次粘贴在圆盘表面。图２中将１，３取为一
非常精密，不易消毒；ｄ．空转易损坏；ｅ．需要压缩空
组；２，４取为一组，分别施加两相位差为９Ｏ。的电激
气提供动力，结构复杂，体积庞大，移动不便；ｆ．容易
励信号。每组中两片压电陶瓷的极化方向相反，一片
造成口腔误伤，需要专门的保护装置。近年来，牙科
指向纸外，一片指向纸内。
高速手机的研究大都集中在对高速手机的结构改
造、完善和材料的改进上，尤其是对轴承材料，同时也
压电陶
有一些新的牙科手机研究，如等离子体、激光牙钻［７］
等，但目前还只是在试验阶段，没有进入实际应用。
本文提出了一种基于逆压电效应［８ 的新型盘
式行波型压电钻，这种压电钻利用盘状结构的两相
面外弯振的合成使安装在盘状结构上的钻杆实现微
幅旋转运动。压电钻工作过程中无需轴承和润滑，结
构简单，自锁性能好（关闭开关后在微秒时间内停止
图１压电钻的结构示意图
振动，在移出过程中不会伤害患者）。该压电钻利用
．
南京航空航天大学基本科研业务费专项科研资助项目（编号：１００１—５６Ｖ１０２８）
收稿日期：２０１０—０７—２１；修改稿收到日期：２０１０—１２—１０
７７２ 振动、测试与诊断 第３１卷
图２ 圆盘式压电换能器上陶瓷片的极化布置及电激励
方式
２压电钻工作机理
Ｌ
该压电钻通过对电机结构的设计来获得所需要
的模态。在工作过程中，利用压电陶瓷材料的逆压电
效应在一个中心带小孔的圆盘即定子盘上激发两个
存在一定相位差的弯曲振动，并合成为一个在定子
盘里传播的行波，这样定子盘中心的小孔将作倾斜
摇头运动，从而带动定子杆作摇头运动。其原理示意
图如图３所示。
图３基于逆压电效应的电钻原理示意图
结合图２的电压加载方式，对压电钻的主要工
作状态简单说明如下：在Ｘ向的陶瓷片上加上电压
（￡）＝Ａｓｉｎｅｎｔ，在ｙ向的陶瓷片上加上电压 ２（￡）一
ＡｃｏｓｏＪｔ。两相的电压相位差为９Ｏ。。由于圆盘本身的
伸缩变形，圆盘上的小孔轴线将随着行波倾斜并做
旋转运动，而驱动钻头做摇头运动。由于结构对称，
其运动近似为圆（其实际轨迹形状取决于两相振动
激励所形成的振幅之比），因此也称之为“转动”。为
使转动振幅尽量大，取圆盘在此模态下的反共振频
率作为压电陶瓷片激励电压的频率。
３压电钻仿真计算
本文利用有限元计算软件ＡＮＳＹＳ对该新型盘
式行波型压电钻进行了仿真计算，圆盘预设尺寸为
Ｄ一４０ ｍｍ， 一３ ｍｍ，＾一４ ｍｍ，压电陶瓷片为长方
形片，尺寸为１０ ｍｍ×５ ｍｍ×１ ｍｍ，采用压电陶瓷
的ｄ。 效应。分析时圆盘采用ｓｏｌｉｄ９５单元，压电陶瓷
片采用ｓｏｌｉｄ５单元，结构采用智能网格划分（精度等
级为６），边界条件为自由边界条件。其模态分析结果
如图４所示，所选模态为圆盘的二阶弯振模态，反共
振频率为４４ ７００ Ｈｚ。
图４压电钻定子盘的模态分析结果
图４所示为给压电钻施加电压后定子圆盘发生
相应的形变，导致中心小孔发生倾斜并随之旋转。在
此共振频率下做谐响应分析，在激励电压为１００ Ｖ
下得圆盘表面最大振幅为１．６ ｂｔｍ。由于钻孔效果与
钻头的转速和振幅成正比，而钻头的振幅与中心孔
倾斜角度和钻杆长度成正比，因此需要增大中心孔
的倾斜角度。本文采用的方法为圆盘厚度适当减小，
整体上降低圆盘的刚度，从而使圆盘表面更易形变。
也可设计变厚度的圆盘即减小小孔周围区域的厚
度，使小孔轴线倾斜的角度变大，但是这样使结构变
得复杂，增加结构分析的难度。采用前者对结构优化
后进行模态分析，得二阶弯振的反共振频率为
４０ １６７ Ｈｚ，在此频率下进行谐响应分析，施加激励
电压为１００ Ｖ，所得表面最大振幅为７．３ ｍ。结果显
示圆盘表面振幅显著变大，而对应的结构刚度降低
造成了共振频率的少许降低，优化前后对比如表１
所示。
表１ 圆盘的谐响应分析结果
通过以上分析得出以下结论：该压电钻能利用
电机的结构将横向振动转换为钻头的摇头振动，且
能在钻头的端部形成椭圆运动，从而可以利用该压
电钻进行钻孔及切削。
４试验研究
根据上述分析，笔者研制了一台样机，见图５。对
第６期 万龙飞，等：一种新型盘式行波型压电钻 ７７３
该样机进行激光扫频试验，当激励电压为２００ Ｖ时，
该钻工作频率为４０．２５ ｋＨｚ，圆盘表面最大振幅为
为了验证该样机的工作性能，用该样机对普通
打印纸、硬纸板、铝板、钢板及陶瓷进行切削及钻孔
试验，样机钻头直径为１ ｍｍ。图６为该样机在普通
打印纸上钻的孔，图７为在硬纸板上钻的孔，图８为
２／ｚｍ，钻头端部即刀刃部分振幅可达约５ ｍ，计算
出钻头切削线速度约为１．２６ ｍ／ｓ。
在１ ｍｍ厚的铝板上钻的孔，其中各小孔直径均接
近钻头直径。试验发现该样机在４５＃钢上面也能轻
易进行切削，而在陶瓷上则由于钻头端部刀刃的硬
度不够无法进行切削。钻孔试验中还发现基本上不
需要施加压力即可以实现正常工作，这个特点将很
图５样机试验图
适合于钻牙，为病人减轻手术的负担。
图６ 压电钻样机在普通打印纸上的钻孔 图７压电钻样机在硬纸板上的钻孔 图８压电钻样机在铝板上的钻孔
从铝板上钻孔的形状可以发现，小孔的形状和
钻头的形状很相似，这是因为钻头的摇头振动振幅
远远小于钻头的尺寸，从而当钻头垂直于介质表面钻
孔时可以做到钻出的孔的轮廓与钻头相近。因此只要
［５］陈卓，杨庚森，徐秀娟．高速涡轮钻在临床使用过程
中存在的一些问题口］．现代口腔医学杂志，２００８（１）：
９Ｏ一９１．
［６３李翠平，李丽平，刘占江，等．一种带有保护装置的牙
钻ＥＪ］．口腔材料器械杂志，２００６，１５（２）：１１２．
［７］菲琳．可取代牙钻的激光治疗技术［Ｊ］．国外医学情
报，２００２，２３（１Ｏ）：１２．
有合适形状的钻头，就可以钻出各种形状的小孑Ｌ。
５ 结束语
本文设计了一种新型压电钻，该钻基于超声加
［８］赵淳生．超声电机技术及应用［Ｍ］．北京：科学出版
社，２００７．
［９］郭辉，赵淳生．利用面内弯曲模态的超声电机定子有
限元分析［Ｊ］．振动、测试与诊断，２０００，２Ｏ（４）：２３６—
２３９．
工原理进行工作，通过钻的结构设计，利用两个存在
一
定相位差的一阶弯曲振动组合可以得到定子杆的
［１Ｏ］郭俊杰，黄卫清，李志荣，等．一种新型的超声波／声
波钻探器Ｉ－Ｊ］．压电与声光，２００８，３０（５）：５７９—５８１．
摇头运动，利用ＡＮＳＹＳ分析了压电钻的工作模态，
得出了钻头上质点作一近似圆运动，可以进行钻孔
及切削等操作。试验研制了一台样机，工作频率为
４０ ｋＨｚ，钻头端部刀刃切削频率达到２４０万次／ｒａｉｎ。
试验表明该钻可以在普通打印纸、硬纸板、铝板及钢
［１１１ Ｂａｏ Ｘｉａｏｑｉ，Ｂａｒ－Ｃｏｈｅｎ Ｙ，Ｃｈａｎｇ Ｚ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｍｏｄｅｌ—
ｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ／ｓｏｎｉｃ
ｄｒｉｌｌｅｒ／ｃｏｒｅｒ（ＵＳＤＣ）口］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｕ１一
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ，２００３，
５Ｏ（９）：１１４７—１１６０．
板上进行钻洞及切削操作。
参 考 文 献
［１２１ Ｓｈｅｒｒｉｔ Ｓ，Ｂａｄｅｓｃｕ Ｍ，Ｂａｏ Ｘ，ｅｔ ａ１．Ｎｏｖｅｌ ｈｏｒｎ ｄｅ—
ｓｉｇｎｓ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ［ｃ１ ｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｆｅｒｒｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏ１．Ｍｏｎｔｒｅａｌ，Ｃａｎａｄａ：
Ｉｓ．ｎ．Ｊ，２００４：２４－２７．
［１］ 陈文忠．高速气涡轮牙钻［Ｊ］．Ｅｌ腔材料器械杂志，
１９９４（２）：８６—９１．
第一作者简介：万龙飞男，１９８８年５月
［２］黄念全．高速涡轮钻在拔牙术中的应用［Ｊ１．国际医药
卫生导报，２００３（Ｚ３）：４１—４２．
［３］高德安，李晓光，张丽，等．高速牙钻在多根牙拔除中
的应用［Ｊ１．山东医药，２００４，４４（１９）：５５—５６．
生，硕士研究生。主要研究方向为纵扭复
合型超声电机的设计与应用。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｕａｎｇｌｕｏ１９８８＠１２６．ｃｏｍ
［４］ 张洁．高速手机的维护保养及简易维修Ｅ１］．医疗卫生
装各，２００６，２７（７）：８７—８８．
2024年7月13日发(作者：双秋白)
第３１卷第６期
振动、测试与诊断
ＶｏＩ＿３１ Ｎｏ．６
２０１１年１２月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
Ｄｅｃ．２０１１
一
种新型盘式行波型压电钻
万龙飞， 丁庆军， 杨 淋， 黄卫清， 赵淳生
（南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京，２１００１６）
摘要设计了一种基于逆压电效应的新型盘式行波型压电钻。该压电钻利用压电陶瓷的逆压电效应，使定子基体
产生两相面外的弯振，利用存在相位差的两相弯振的合成使钻杆端部产生摇头运动，从而为切削和钻孔提供动力。
利用有限元软件ＡＮＳＹＳ对压电钻进行了结构仿真，分析并确定了压电钻的工作模态。根据仿真结果试制了一台样
机，对该样机进行了激光扫频试验，结果显示样机工作频率为４Ｏ ｋＨｚ，切削频率可达２４０万次／ｍｉｎ，切削幅度可以控
制在微米级。试验表明，该样机配上普通牙钻，可以在打印纸、硬纸板、铝板和钢板上进行切削、钻孔等操作。
关键词 压电钻椭圆运动 逆压电效应ＡＮＳＹＳ
中图分类号ＴＨｌｌ３
压电陶瓷的逆压电效应激发钻头的旋转功能，可实
引 言
现微幅切削，切削频率可达２４０万次／ｒａｉｎ，由于振动
处于超声范围内，可实现无噪音工作。
口腔科使用的牙钻手机是治疗牙病和进行牙齿
修复的必备器械。和低速手机与洁牙手机相比，高速
１压电钻结构
牙钻Ｌ１≈ 主要是用于切割牙体，制备牙洞、牙形和修
整牙形等，切削能力强。以电机为动力源的牙科手机
该新型压电钻结构示意图如图１所示。定子基
的转速一般每分钟只能达到几万转，通常作为低速
体为圆盘式结构，由中心带小孔的圆盘（４５＃钢）、４
手机使用。目前，普遍使用的高速手机是滚珠轴承式
片ＰＺＴ８压电陶瓷片组成。钻头采用普通医用牙科
牙科高速涡轮手机，转速在３０￣５０万转／ｍｉｎ不等，
钻头，通过紧配合连接安装在圆盘的中心小孔上。压
而悬浮式空气轴承牙科高速涡轮手机的转速可达６Ｏ
电陶瓷片是由４片基于ｄ。 的长方形压电陶瓷片组
万转／ｍｉｎ，使用寿命也较长，但是由于其在使用时
成，尺寸为１０ ｍｍ×５ ｍｍ×１ ｍｍ（陶瓷片尺寸根据
所产生的噪音较大和扭矩较小，所以很少被采用。高
圆盘的设计尺寸和试验条件选择），其极化布置方式
速涡轮手机不仅价格昂贵，而且在使用中还存在诸
以及施加的电激励方式如图２所示。陶瓷片标号为
多问题［４＿６］：ａ．需要频繁进行润滑；ｂ．忌碰撞；Ｃ．结构
１，２，３，４，依次粘贴在圆盘表面。图２中将１，３取为一
非常精密，不易消毒；ｄ．空转易损坏；ｅ．需要压缩空
组；２，４取为一组，分别施加两相位差为９Ｏ。的电激
气提供动力，结构复杂，体积庞大，移动不便；ｆ．容易
励信号。每组中两片压电陶瓷的极化方向相反，一片
造成口腔误伤，需要专门的保护装置。近年来，牙科
指向纸外，一片指向纸内。
高速手机的研究大都集中在对高速手机的结构改
造、完善和材料的改进上，尤其是对轴承材料，同时也
压电陶
有一些新的牙科手机研究，如等离子体、激光牙钻［７］
等，但目前还只是在试验阶段，没有进入实际应用。
本文提出了一种基于逆压电效应［８ 的新型盘
式行波型压电钻，这种压电钻利用盘状结构的两相
面外弯振的合成使安装在盘状结构上的钻杆实现微
幅旋转运动。压电钻工作过程中无需轴承和润滑，结
构简单，自锁性能好（关闭开关后在微秒时间内停止
图１压电钻的结构示意图
振动，在移出过程中不会伤害患者）。该压电钻利用
．
南京航空航天大学基本科研业务费专项科研资助项目（编号：１００１—５６Ｖ１０２８）
收稿日期：２０１０—０７—２１；修改稿收到日期：２０１０—１２—１０
７７２ 振动、测试与诊断 第３１卷
图２ 圆盘式压电换能器上陶瓷片的极化布置及电激励
方式
２压电钻工作机理
Ｌ
该压电钻通过对电机结构的设计来获得所需要
的模态。在工作过程中，利用压电陶瓷材料的逆压电
效应在一个中心带小孔的圆盘即定子盘上激发两个
存在一定相位差的弯曲振动，并合成为一个在定子
盘里传播的行波，这样定子盘中心的小孔将作倾斜
摇头运动，从而带动定子杆作摇头运动。其原理示意
图如图３所示。
图３基于逆压电效应的电钻原理示意图
结合图２的电压加载方式，对压电钻的主要工
作状态简单说明如下：在Ｘ向的陶瓷片上加上电压
（￡）＝Ａｓｉｎｅｎｔ，在ｙ向的陶瓷片上加上电压 ２（￡）一
ＡｃｏｓｏＪｔ。两相的电压相位差为９Ｏ。。由于圆盘本身的
伸缩变形，圆盘上的小孔轴线将随着行波倾斜并做
旋转运动，而驱动钻头做摇头运动。由于结构对称，
其运动近似为圆（其实际轨迹形状取决于两相振动
激励所形成的振幅之比），因此也称之为“转动”。为
使转动振幅尽量大，取圆盘在此模态下的反共振频
率作为压电陶瓷片激励电压的频率。
３压电钻仿真计算
本文利用有限元计算软件ＡＮＳＹＳ对该新型盘
式行波型压电钻进行了仿真计算，圆盘预设尺寸为
Ｄ一４０ ｍｍ， 一３ ｍｍ，＾一４ ｍｍ，压电陶瓷片为长方
形片，尺寸为１０ ｍｍ×５ ｍｍ×１ ｍｍ，采用压电陶瓷
的ｄ。 效应。分析时圆盘采用ｓｏｌｉｄ９５单元，压电陶瓷
片采用ｓｏｌｉｄ５单元，结构采用智能网格划分（精度等
级为６），边界条件为自由边界条件。其模态分析结果
如图４所示，所选模态为圆盘的二阶弯振模态，反共
振频率为４４ ７００ Ｈｚ。
图４压电钻定子盘的模态分析结果
图４所示为给压电钻施加电压后定子圆盘发生
相应的形变，导致中心小孔发生倾斜并随之旋转。在
此共振频率下做谐响应分析，在激励电压为１００ Ｖ
下得圆盘表面最大振幅为１．６ ｂｔｍ。由于钻孔效果与
钻头的转速和振幅成正比，而钻头的振幅与中心孔
倾斜角度和钻杆长度成正比，因此需要增大中心孔
的倾斜角度。本文采用的方法为圆盘厚度适当减小，
整体上降低圆盘的刚度，从而使圆盘表面更易形变。
也可设计变厚度的圆盘即减小小孔周围区域的厚
度，使小孔轴线倾斜的角度变大，但是这样使结构变
得复杂，增加结构分析的难度。采用前者对结构优化
后进行模态分析，得二阶弯振的反共振频率为
４０ １６７ Ｈｚ，在此频率下进行谐响应分析，施加激励
电压为１００ Ｖ，所得表面最大振幅为７．３ ｍ。结果显
示圆盘表面振幅显著变大，而对应的结构刚度降低
造成了共振频率的少许降低，优化前后对比如表１
所示。
表１ 圆盘的谐响应分析结果
通过以上分析得出以下结论：该压电钻能利用
电机的结构将横向振动转换为钻头的摇头振动，且
能在钻头的端部形成椭圆运动，从而可以利用该压
电钻进行钻孔及切削。
４试验研究
根据上述分析，笔者研制了一台样机，见图５。对
第６期 万龙飞，等：一种新型盘式行波型压电钻 ７７３
该样机进行激光扫频试验，当激励电压为２００ Ｖ时，
该钻工作频率为４０．２５ ｋＨｚ，圆盘表面最大振幅为
为了验证该样机的工作性能，用该样机对普通
打印纸、硬纸板、铝板、钢板及陶瓷进行切削及钻孔
试验，样机钻头直径为１ ｍｍ。图６为该样机在普通
打印纸上钻的孔，图７为在硬纸板上钻的孔，图８为
２／ｚｍ，钻头端部即刀刃部分振幅可达约５ ｍ，计算
出钻头切削线速度约为１．２６ ｍ／ｓ。
在１ ｍｍ厚的铝板上钻的孔，其中各小孔直径均接
近钻头直径。试验发现该样机在４５＃钢上面也能轻
易进行切削，而在陶瓷上则由于钻头端部刀刃的硬
度不够无法进行切削。钻孔试验中还发现基本上不
需要施加压力即可以实现正常工作，这个特点将很
图５样机试验图
适合于钻牙，为病人减轻手术的负担。
图６ 压电钻样机在普通打印纸上的钻孔 图７压电钻样机在硬纸板上的钻孔 图８压电钻样机在铝板上的钻孔
从铝板上钻孔的形状可以发现，小孔的形状和
钻头的形状很相似，这是因为钻头的摇头振动振幅
远远小于钻头的尺寸，从而当钻头垂直于介质表面钻
孔时可以做到钻出的孔的轮廓与钻头相近。因此只要
［５］陈卓，杨庚森，徐秀娟．高速涡轮钻在临床使用过程
中存在的一些问题口］．现代口腔医学杂志，２００８（１）：
９Ｏ一９１．
［６３李翠平，李丽平，刘占江，等．一种带有保护装置的牙
钻ＥＪ］．口腔材料器械杂志，２００６，１５（２）：１１２．
［７］菲琳．可取代牙钻的激光治疗技术［Ｊ］．国外医学情
报，２００２，２３（１Ｏ）：１２．
有合适形状的钻头，就可以钻出各种形状的小孑Ｌ。
５ 结束语
本文设计了一种新型压电钻，该钻基于超声加
［８］赵淳生．超声电机技术及应用［Ｍ］．北京：科学出版
社，２００７．
［９］郭辉，赵淳生．利用面内弯曲模态的超声电机定子有
限元分析［Ｊ］．振动、测试与诊断，２０００，２Ｏ（４）：２３６—
２３９．
工原理进行工作，通过钻的结构设计，利用两个存在
一
定相位差的一阶弯曲振动组合可以得到定子杆的
［１Ｏ］郭俊杰，黄卫清，李志荣，等．一种新型的超声波／声
波钻探器Ｉ－Ｊ］．压电与声光，２００８，３０（５）：５７９—５８１．
摇头运动，利用ＡＮＳＹＳ分析了压电钻的工作模态，
得出了钻头上质点作一近似圆运动，可以进行钻孔
及切削等操作。试验研制了一台样机，工作频率为
４０ ｋＨｚ，钻头端部刀刃切削频率达到２４０万次／ｒａｉｎ。
试验表明该钻可以在普通打印纸、硬纸板、铝板及钢
［１１１ Ｂａｏ Ｘｉａｏｑｉ，Ｂａｒ－Ｃｏｈｅｎ Ｙ，Ｃｈａｎｇ Ｚ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｍｏｄｅｌ—
ｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ／ｓｏｎｉｃ
ｄｒｉｌｌｅｒ／ｃｏｒｅｒ（ＵＳＤＣ）口］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｕ１一
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ，２００３，
５Ｏ（９）：１１４７—１１６０．
板上进行钻洞及切削操作。
参 考 文 献
［１２１ Ｓｈｅｒｒｉｔ Ｓ，Ｂａｄｅｓｃｕ Ｍ，Ｂａｏ Ｘ，ｅｔ ａ１．Ｎｏｖｅｌ ｈｏｒｎ ｄｅ—
ｓｉｇｎｓ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ［ｃ１ ｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｆｅｒｒｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏ１．Ｍｏｎｔｒｅａｌ，Ｃａｎａｄａ：
Ｉｓ．ｎ．Ｊ，２００４：２４－２７．
［１］ 陈文忠．高速气涡轮牙钻［Ｊ］．Ｅｌ腔材料器械杂志，
１９９４（２）：８６—９１．
第一作者简介：万龙飞男，１９８８年５月
［２］黄念全．高速涡轮钻在拔牙术中的应用［Ｊ１．国际医药
卫生导报，２００３（Ｚ３）：４１—４２．
［３］高德安，李晓光，张丽，等．高速牙钻在多根牙拔除中
的应用［Ｊ１．山东医药，２００４，４４（１９）：５５—５６．
生，硕士研究生。主要研究方向为纵扭复
合型超声电机的设计与应用。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｕａｎｇｌｕｏ１９８８＠１２６．ｃｏｍ
［４］ 张洁．高速手机的维护保养及简易维修Ｅ１］．医疗卫生
装各，２００６，２７（７）：８７—８８．