CN108526499A - 切削力可调节的车刀及包括其的车床 - Google Patents

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陶亮
刘文拔
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool

Abstract

本发明公开了一种切削力可调节的车刀及包括其的车床，该车刀包括刀片、刀杆和切削力调节装置，刀片安装在刀杆的第一端；切削力调节装置包括控制器和均与控制器信号连接的切削力检测机构、控制器和切削力调节机构，切削力检测机构安装在刀杆上，以检测切削时刀片的反作用力，切削力调节机构包括刀杆进给量调节刀杆进给量调节动力单元和刀杆固定架，刀杆固定架固定在刀杆的第二端，在刀杆进给量调节动力单元的驱动下刀杆固定架沿刀杆的轴线方向往复运动。本发明的有益效果为：实时、动态检测刀片、刀杆的受力情况，并且将其受力控制在一定范围内，以避免刀片、刀杆的损坏，节约成本，顺利完成切削加工。

Description

切削力可调节的车刀及包括其的车床
技术领域
本发明涉及机加工设备技术领域，具体涉及一种切削力可调节的车刀及包括其的车床。
背景技术
车床通过车刀与工件的相对运动以完成对工件的切削加工。当工件硬度高时、或者工件中存在硬度较高的点时，为防止车刀损坏，通常采用降低车刀的进给量的方法，以防止车刀的刀杆被折断。
然而上述方法对防止刀杆的折断有一定作用，但并不能完全避免刀杆被折断。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切削力可调节的车刀及包括其的车床，用以解决现有无法完全避免车刀的刀杆被折断的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为
本发明第一方面公开了一种切削力可调节的车刀，包括刀片、刀杆和切削力调节装置，其中：
所述刀片安装在所述刀杆的第一端；
所述切削力调节装置包括控制器和均与所述控制器信号连接的切削力检测机构、控制器和切削力调节机构，所述切削力检测机构安装在所述刀杆上，以检测所述切削时刀片的反作用力，所述切削力调节机构包括刀杆进给量调节动力单元和刀杆固定架，所述刀杆固定架固定在所述刀杆的第二端，在所述刀杆进给量调节动力单元的驱动下所述刀杆固定架沿所述刀杆的轴线方向往复运动。
可选的，所述刀片固定在所述刀杆的第一端，或者，所述刀片与所述刀杆一体成型。
可选的，车刀为可旋位车刀。
可选的，所述切削力检测机构为应变片，所述应变片紧贴在所述刀杆的外表面上或者所述刀片的下表面上。
可选的，所述刀杆进给量调节动力单元为液压泵，所述液压泵通过液压管路连接有液压缸，所述液压缸的缸体与所述刀杆固定架固定，所述液压缸的作用端与所述刀杆固定。
可选的，所述刀杆进给量调节动力单元为伺服电机，所述伺服电机通过滚珠丝杠驱动所述刀杆固定架沿所述刀杆的轴线方向往复运动。
可选的，所述刀杆固定架上固定有安装刀杆，所述安装刀杆和所述刀杆分别位于所述刀杆安装架的两相对侧。
进一步的，所述刀杆固定架上固定有滑道，所述刀杆上固定有滑块，所述滑块沿所述滑道可滑动地设置。
本发明第二方面公开了一种车床，包括控制装置和任一上述的切削力可调节的车刀，所述控制器信号连接至所述控制装置，所述车刀可拆卸地安装在所述车床的车刀夹具上。
可选的，所述刀杆固定架上固定有安装刀杆，所述安装刀杆和所述刀杆分别位于所述刀杆安装架的两相对侧，所述安装刀杆可拆卸地安装在所述车床的车刀夹具上。
本发明具有如下优点：
通过切削力检测机构检测切削过程中刀杆的受力情况，即刀片的受力情况，并且将该力转换为电信号后发送至控制器，控制器内存储有耐受力的最大值，该值等于刀片的弹性极限、刀杆的弹性极限中较小者，当受力超过耐受力的最大值时，刀片或者刀杆会损坏，因此，从开始切削工件，随着进给量的增加，刀片、刀杆受力逐渐增大，最终随着进给量的稳定，受力趋于平衡，此时受力仍然小于耐受力的最大值时，切屑力调节装置不工作；当随着进给量的增大、或者工件内存在硬度突然变大的点时，会导致刀片、刀杆的受力增大或集聚增大，当增大至等于或超出耐受力的最大值时，控制器向刀杆进给量调节动力单元发送信号，在刀杆进给量调节动力单元工作，驱动刀杆固定架沿车刀的轴线方向将车刀外撤，以减小进给量，直至刀片、刀杆受力小于耐受力的最大值，从而，从根本上防止了刀片、刀杆的损坏，节约成本，顺利完成工件的切削加工。
附图说明
图1为本发明所述的切削力可调节的车刀一实施例的结构示意图。
图中：1、刀片；2、刀杆；3、切削力检测机构；4、刀杆固定架；5、液压泵；6、液压管路；7、缸体；8、作用端；9、安装刀杆；10、滑道；11、液压油箱。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例一方面提供了一种切削力可调节的车刀，参见图1，其包括刀片1、刀杆2和切削力调节装置，其中：
刀片1安装在刀杆2的第一端；
切削力调节装置包括控制器和均与控制器信号连接的切削力检测机构3、控制器和切削力调节机构，切削力检测机构3安装在刀杆2上，以检测切削时刀片1的反作用力，切削力调节机构包括刀杆进给量调节动力单元和刀杆固定架4，刀杆固定架4固定在刀杆2的第二端，在刀杆2进给量调节动力单元的驱动下刀杆固定架4沿刀杆2的轴线方向往复运动。
通过切削力检测机构3检测切削过程中刀杆2的实时、动态受力情况，即刀片1的受力情况，并且将该力转换为电信号后发送至控制器，控制器内存储有耐受力的最大值，该值等于刀片1的弹性极限、刀杆2的弹性极限中较小者，当受力超过耐受力的最大值时，刀片1或者刀杆2会损坏，因此，从开始切削工件，随着进给量的增加，刀片1、刀杆2受力逐渐增大，最终随着进给量的稳定，受力趋于平衡，此时受力仍然小于耐受力的最大值时，切屑力调节装置不工作；当随着进给量的增大、或者工件内存在硬度突然变大的点时，会导致刀片1、刀杆2的受力增大或集聚增大，当增大至等于或超出耐受力的最大值时，控制器向刀杆2进给量调节动力单元发送信号，在刀杆2进给量调节动力单元工作，驱动刀杆固定架4沿车刀的轴线方向将车刀外撤，以减小进给量，直至刀片1、刀杆2受力小于耐受力的最大值，从而，从根本上防止了刀片1、刀杆2的损坏，顺利完成工件的切削加工。
本实施例另一方面提供了一种车床，包括上述的车刀，控制器信号连接至控制装置，车刀可拆卸地安装在车床的车刀夹具上。
实施例2
在实施例1的基础上，刀片1固定在刀杆2的第一端，或者，刀片1与刀杆2一体成型。或者，车刀为可旋位车刀。具体选用哪种车刀需根据实际情况来确定。以满足较广的适用范围。
实施例3
在实施例1或2的基础上，切削力检测机构3的一种方式为应变片，应变片紧贴在刀杆2的外表面或者刀片1的下表面上，以分别获取切削加工时刀杆2、刀片1的反作用力。应变片技术成熟，便于产业推广。
刀杆进给量调节动力单元的一种方式为液压泵5，液压泵5的控制端与控制器信号连接，液压泵5通过液压管路6连接有液压缸，液压缸的缸体7与刀杆固定架4固定，液压缸的作用端8与刀杆2固定。当需要减小车刀的进给量时，控制器向液压泵5发送工作信号，液压泵5启动，液压缸内的液压油沿液压管路6流向液压油箱11，液压缸的工作端收缩，使得车刀相对工件远离，从而完成进给量的调节。
刀杆进给量调节动力单元的另一种方式为伺服电机，伺服电机的控制端与控制器信号连接，伺服电机通过滚珠丝杠驱动刀杆固定架4沿刀杆2的轴线方向往复运动。当需要减小车刀的进给量时，控制器向伺服电机发送工作信号，伺服电机启动，通过滚珠丝杠的传动使得车刀相对工件远离，从而完成进给量的调节。
另外，刀杆固定架4上固定有安装刀杆9，安装刀杆9和刀杆2分别位于刀杆2安装架的两相对侧。刀杆2上安装刀片1，安装刀杆9安装到机床的夹具上，从而利于本发明所述的车刀的安装和拆卸。
发明人发现，切削过程中，由于刀片1、刀杆2受横向力(垂直刀杆2的轴线的切削力)导致刀片1、刀杆2发生变形，很明显，该变形会影响刀片1与待加工工件的相对位置，即影响加工精度。因此，发明人想到应当增大刀片1、刀杆2的弯度，以防止刀杆2发生弯曲。增大刀杆2弯度的一种方式为：刀杆固定架4上固定有滑道10，刀杆2上固定有滑块，滑块沿滑道10可滑动地设置。从而将刀杆2受的横向力传递到刀杆固定架4后，由刀杆固定架4承受横向力，从而提高了刀杆2的抗弯曲能力，从而利于提高本实施例的车刀的加工精度。
实施例4
在实施例1、2或3的基础上，刀杆固定架4安装到车床的一种方式为：刀杆固定架4上固定有安装刀杆9，安装刀杆9和刀杆2分别位于刀杆2安装架的两相对侧，安装刀杆9可拆卸地安装在车床的车刀夹具上。安装刀杆9可拆卸安装到车刀夹具，方便安装、拆卸。
为了保证拆装的便利性，安装刀杆9与车刀的刀杆2的结构相同。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种切削力可调节的车刀，其特征在于，包括刀片、刀杆和切削力调节装置，其中：
所述刀片安装在所述刀杆的第一端；
所述切削力调节装置包括控制器和均与所述控制器信号连接的切削力检测机构、控制器和切削力调节机构，所述切削力检测机构安装在所述刀杆上，以检测所述切削时刀片的反作用力，所述切削力调节机构包括刀杆进给量调节动力单元和刀杆固定架，所述刀杆固定架固定在所述刀杆的第二端，在所述刀杆进给量调节动力单元的驱动下所述刀杆固定架沿所述刀杆的轴线方向往复运动。
2.根据权利要求1所述的切削力可调节的车刀，其特征在于，所述刀片固定在所述刀杆的第一端，或者，所述刀片与所述刀杆一体成型。
3.根据权利要求1所述的切削力可调节的车刀，其特征在于，车刀为可旋位车刀。
4.根据权利要求1、2或3所述的切削力可调节的车刀，其特征在于，所述切削力检测机构为应变片，所述应变片紧贴在所述刀杆的外表面上或者所述刀片的下表面上。
5.根据权利要求4所述的切削力可调节的车刀，其特征在于，所述刀杆进给量调节动力单元为液压泵，所述液压泵通过液压管路连接有液压缸，所述液压缸的缸体与所述刀杆固定架固定，所述液压缸的作用端与所述刀杆固定。
6.根据权利要求4所述的切削力可调节的车刀，其特征在于，所述刀杆进给量调节动力单元为伺服电机，所述伺服电机通过滚珠丝杠驱动所述刀杆固定架沿所述刀杆的轴线方向往复运动。
7.根据权利要求4所述的切削力可调节的车刀，其特征在于，所述刀杆固定架上固定有安装刀杆，所述安装刀杆和所述刀杆分别位于所述刀杆安装架的两相对侧。
8.根据权利要求7所述的切削力可调节的车刀，其特征在于，所述刀杆固定架上固定有滑道，所述刀杆上固定有滑块，所述滑块沿所述滑道可滑动地设置。
9.一种车床，其特征在于，包括控制装置和权利要求1-8中任一项所述的切削力可调节的车刀，所述控制器信号连接至所述控制装置，所述车刀可拆卸地安装在所述车床的车刀夹具上。
10.根据权利要求9所述的车床，其特征在于，所述刀杆固定架上固定有安装刀杆，所述安装刀杆和所述刀杆分别位于所述刀杆安装架的两相对侧，所述安装刀杆可拆卸地安装在所述车床的车刀夹具上。
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