CN106808027A - 一种在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,包括透明外部套筒、刀头、筒状刀柄、驱动电机、带有刻度的薄尺、尺架、定位柱、磁铁环。刀柄由前、中、后三部分组成,前端部分的卡槽用于竖直方向的精密定位;中间部分固定有小型驱动电机用于带动刀头转动;后端部分通过固定磁铁块与外部套筒上的磁铁环的相互作用驱动整体刀具的移动。使用者通过操纵刀柄使薄尺嵌入卡槽将薄尺通过两端定位孔分别与一个定位柱的定位凸台相嵌,从而可实现将薄尺架于待切割材料上方,以用于测量切割长度。本发明的刀具设计精妙,便携灵活,测试精密可靠,可以实现在辐射、无氧、高压等各种密闭环境下对材料的切割作业。
Description
技术领域
本发明属于材料加工和材料测试领域,涉及一种刀具,具体涉及一种在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具。
背景技术
随着材料技术的不断发展,各种复杂的综合性实验引申而出。密闭环境成了很多实验平台的基本要求:比如对薄板材料的拉伸,必须用x射线取代普通应力片,此时整个平台需要一个密闭的空间,以防止对实验人员的身体伤害;又比如,对一些腐蚀实验,为了避免氧化作用对实验效果的影响,必须营造一个密闭的无氧环境。
相应的,在实验的过程中进行切割,在损伤实验、防氧化实验等等中有着显著的需求。如果在现有实验平台中增设数控切割设备,1是成本太高,2是设备与设备之间过于拥挤难以兼容,3是每次切割需要设定坐标系、编辑输入程序,适用于连续的数控加工,对于切割次数较少的试验性切割,并不适用。
现有实验台通过在实验平台的一侧开口,固定密封手套,让操作者隔着一层塑胶手握刀具进行切割。但是,对于切割深度、角度难以把握,同时对于操作者的经验、手感要求过高,高精度的切割难以实现。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种具有便携灵活、精密可靠等特点的在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,该刀具能够很好地嵌入式安装进现有实验平台,匹配以巧妙的使用方法,实现在辐射、无氧、高压等各种密闭环境下的切割作业。
本发明的在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,包括透明外部套筒、刀头、筒状刀柄、驱动电机、带有刻度的薄尺、尺架、定位柱、磁铁环;
所述的外部套筒与实验平台开口处固连为一体且内部连通,刀柄竖直同轴设 置于外部套筒内且上端与外部套筒螺纹连接,刀头安装于刀柄的下端,悬于实验平台内带切割材料上方,驱动电机位于刀柄内用于驱动刀头转动以实现切割,在刀柄下部筒壁上开有两列带有刻度的卡槽,两列卡槽位置相错,刀柄上部沿竖直方向依次固定镶嵌有上、下两组磁铁,每组含两块磁铁对称固定于刀柄两侧,在外部套筒外壁沿竖直方向套有两个用于插入磁块的磁铁环,下磁铁环内常置有磁块,上磁铁环中空置,在实验平台内壁设有尺架,薄尺搭置于尺架上,薄尺厚度可嵌入上述的卡槽,在实验平台内环绕待切割材料固定有若干定位柱,所述的定位柱用于对薄尺进行限位以测量切割长度。
上述技术方案中,所述的薄尺两端开有定位孔,所述的定位柱上设有定位凸台。薄尺两端定位孔可分别与一个定位柱的定位凸台相嵌,将薄尺架于待切割材料上方。
所述的外部套筒上端还设有阶梯型的凸台,筒状刀柄通过外螺纹与凸台内螺纹连接,在筒状刀柄顶端设有红色标记,外部套筒凸台下水平台阶处设有水平刻度。
所述的两组磁铁中,上组磁铁磁力大于下组磁铁。
本发明的装置能够很好地嵌入式安装进现有实验平台中,设计精妙,便携灵活,测试精密可靠,可以实现在辐射、无氧、高压等各种密闭环境下对材料的切割作业。现有技术与本发明装置的对比如下:
现有技术的不足:
1在一些需要密闭环境的材料测试实验中,如果使用大型的数控切割设备,成本太高,而且与其他材料测试设备相冲突、挤压,难以安置;
2一套大型的数控切割设备,笨重且昂贵,一旦固定于一个实验平台,就很难拆卸、运用于其他实验平台;
3通常想要精密切割,都要花大量的时间建立坐标系,编写程序代码;
4常规手动刀具切割,无法隔着密闭的隔层;
5常见磁性技术无法精确控制刀具移动、切割;
6切割材料时,切割深度、角度难以精确把握;
本发明的优点:
1能够精确、自由地利用磁性技术,掌控切割刀具;
2锯齿凹槽状的刀身设计,提升切割深度精度;
3 360度自由角度切割材料;
4便携耐用、方便拆卸,适用于多种实验平台;
5性价比极高,可操作性极强,操作简单易上手;
6竖直方向、角度切割精度都能媲美数控切割刀具设备。
附图说明
图1是本发明的刀具的结构示意图;
图2是卡槽示意图;
图3是尺架及薄尺示意图;
图4是定位柱示意图;
图5是切割材料示意图。
图中,1.实验台、2.刀柄、3.刀头、4.卡槽、5.尺架、6.薄尺、7.定位柱、8.驱动电机、9.外部套筒、10.下磁铁环、11.上磁铁环、12.下组磁铁块、13.上组磁铁块、14.水平刻度、15.红色标记、16.阶梯凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1-图5,本发明的在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,包括透明外部套筒、刀头、筒状刀柄、驱动电机、带有刻度的薄尺、尺架、定位柱、磁铁环;
所述的外部套筒9与实验平台1开口处固连为一体且内部连通,刀柄2竖直同轴设置于外部套筒9内,且上端与外部套筒螺纹连接,刀头3安装于刀柄2的下端,悬于实验平台内待切割材料上方,驱动电机8位于刀柄内用于驱动刀头转动以实现切割,在刀柄2下部筒壁上开有两列带有刻度的卡槽4,两列卡槽位置相错,刀柄上部沿竖直方向依次固定镶嵌有上下两组磁铁,每组包含两块沿刀具中轴对称分布的强力磁块,在外部套筒外壁沿竖直方向套有两个用于插入磁块的磁铁环,下磁铁环10内常置有磁块,上磁铁环11中空置,在实验平台内壁设有尺架5,尺架顶部可通过强力吸盘固定悬空在实验平台内,用于放置薄尺6,薄尺厚度可嵌入上述的卡槽,在实验平台内环绕待切割材料固定有若干定位柱7,所述的定位柱用于对薄尺进行限位以测量切割长度。
如图4所示,所述的薄尺两端开有定位孔,所述的定位柱上设有定位凸台。未使用时,薄尺架于尺架上,当通过操纵刀柄使薄尺嵌入卡槽将薄尺通过两端定位孔分别与一个定位柱的定位凸台相嵌,从而可实现将薄尺架于待切割材料上方,以用于测量切割长度。
所述的外部套筒上端设有凸台16,筒状刀柄通过外螺纹与凸台内螺纹连接,在筒状刀柄顶端设有红色标记15,外部套筒凸台下水平台阶处设有水平刻度。
所述的两组磁铁中,上组磁铁13磁力大于下组磁铁12。外部套筒上的两个磁铁环中下部磁铁环内常置有两块强力磁铁,分别与刀柄上部的下组磁铁中的两块磁铁块相配合。上部磁铁环平时不固定镶嵌磁铁,只有当需要水平位移时才在其中一边插入磁铁块,用于与刀柄上的上组磁铁中的某块磁铁块相配合。使用时需保持两个磁铁环的旋转角度一致。
本发明的技术方案中,刀柄由前、中、后三部分组成,前端部分的卡槽用于竖直方向的精密定位;中间部分固定有小型驱动电机用于带动刀头转动;后端部分用于整体刀具的移动与定位:
1)刀柄上端(即刀柄后部)通过螺纹与外部套筒上端配合,实现刀具的定位,当刀具不用时处于该状态。需要使用时,通过旋转外部套筒上的下磁铁环通过磁力带动刀柄旋转从而使刀柄从外部套筒末端旋出,因此该刀柄上最好固定镶嵌有4块强力磁铁,两两对称,用来与外部套筒的磁铁环配合。其中下两块磁铁的磁性要大于上面两块磁铁。
通过在上磁铁环内插入磁铁块,可以实现对刀柄水平方向的位移操控,在刀柄尾部上设计红色标记,在外部套筒凸台下水平台阶处设有水平刻度,这样可以很方便地观察刀具整体水平方向的位移。
2)刀柄前端部分的两列交错排布、带有精密刻度的卡槽,用来与薄尺配合,其作用是通过操纵刀柄使薄尺嵌入卡槽从而将薄尺从尺架移至定位柱,由于相邻卡槽之间的间距越小,切割精度越好。为了尽可能地降低制作难度和成本,特别采用两列卡槽交错型排布。以同一竖直方向卡槽间隔1mm为例,最终的切割精度即可达到0.5mm。
下面以薄板二轴拉伸实验台为例,介绍本发明刀具的具体工作过程。实验要求:高压密封,并使用x射线进行应力测试。
在原有实验台顶部开有一个直径为r1的孔洞,实验前已将刀柄通过尾部的螺纹配合固定于外部套筒凸台内,并将两个尺架悬空固定于实验台内,放置有薄尺,薄尺上两定位孔间距L。
对于定位柱的放置,绕着原有二轴拉伸试验平台,以直径为L圆周分布若干定位柱,位置设置好后,可以通过强力吸盘将定位柱固定好,如:想要切割一条斜线,可以在如图4位置摆放定位柱。
通过螺纹配合将外部套筒固定于实验台顶部孔洞处,并保证了实验台原有的密封性。此前,
关闭二轴拉伸机实验平台的密封,打开x射线、进行二轴拉伸实验。实验进行时,将下磁铁环套入刀具的外部套筒,移动至刀柄上的下组磁铁处实现对刀柄的操控。首先圆周旋转磁铁环,解除刀柄尾部的螺纹配合,使得刀具能够在竖直方向、旋转方向的运动。
刀具下降至尺架位置高度,根据需要的切割尺寸,计算、选择对应的卡槽。此时将上磁铁环对应刀柄上组磁铁右侧磁铁块处插入一块磁铁片,使得刀柄向右移动,插入薄尺。操作下磁铁环升高刀柄,使得薄尺从尺架上取下。取下上述插入的磁铁片,刀柄还原到原有的位置,根据需要的角度,下降刀柄,旋转下磁铁环,控制角度对准先前固定好的两个定位柱,实现精密尺寸定位。打开电源开关,实施切割作业。同样,通过控制向上磁铁环某一侧插入磁铁片的多少,并通过观察外部套筒上端阶梯上的水平刻度及刀柄红色标记,可控制刀头水平方向的移动。
完成单次切割后,拉高刀柄,抽出插入的磁铁片、刀具回归初始水平位置。此时如果需要变换切割角度,则转动刀柄再次重复以上过程。如果需要变换切割深度,则退回到尺架处,放回薄尺、重新选择刻度卡槽。
Claims (4)
1.一种在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,其特征在于,包括透明的外部套筒(9)、刀头(3)、筒状刀柄(2)、驱动电机(8)、带有刻度的薄尺(6)、尺架(5)、定位柱(7)、磁铁环;
所述的外部套筒(9)与实验平台(1)开口处固连为一体且内部连通,刀柄(2)竖直同轴设置于外部套筒(9)内且上端与外部套筒螺纹连接,刀头(3)安装于刀柄的下端,悬于实验平台内待切割材料上方,驱动电机(8)位于刀柄内用于驱动刀头转动以实现切割,在刀柄下部筒壁上开有两列带有刻度的卡槽(4),两列卡槽位置相错,刀柄上部沿竖直方向依次固定镶嵌有上、下两组磁铁(13、12),每组含两块磁铁对称固定于刀柄两侧,在外部套筒外壁沿竖直方向套有两个用于插入磁块的磁铁环,下磁铁环(10)内常置有磁块,上磁铁环(11)中空置,在实验平台内壁设有尺架(5),薄尺(6)搭置于尺架上,薄尺厚度可嵌入上述的卡槽(4),在实验平台内环绕待切割材料固定有若干定位柱(7),所述的定位柱用于对薄尺进行限位以测量切割长度。
2.根据权利要求1所述的在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,其特征在于,所述的薄尺两端开有定位孔,所述的定位柱上设有定位凸台,薄尺两端定位孔可分别与一个定位柱的定位凸台相嵌,将薄尺架于待切割材料上方。
3.根据权利要求1所述的在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,其特征在于,所述的外部套筒上端设有凸台(16),筒状刀柄通过外螺纹与凸台内螺纹连接,在筒状刀柄顶端设有红色标记(15),外部套筒凸台下水平台阶处设有水平刻度(14)。
4.根据权利要求1所述的在密闭环境下对材料进行手动精密切割的刀具,其特征在于,所述的两组磁铁中,上组磁铁(13)磁力大于下组磁铁(12)。
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