CN113000878B - 一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，包括车刀杆和设于车刀头部的刀片槽中的环形车刀片，车刀片下侧同轴设置有刀片轴，刀片轴可旋转调节地插接在车刀头部中，刀片轴同轴固定套装有圆形分度盘，车刀头部设有用于锁定分度盘旋转调节角度的角度锁定机构。本发明能够在加工过程中通过旋转调节车刀片的方式来切换车刀片的刃口，使得车刀片的钝部与工件错开，让车刀片的完好的部分正对工件并车削工件的外圆，无需更换新的车刀片，显著减少了车刀片的消耗量，从而增加了单个车刀片的使用寿命，显著降低使用成本、调试成本、材料成本。

Description

一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，具体来说，是一种车刀。

背景技术

车削加工方式是一种广泛运用的机加工工艺。通过卡盘夹持工件旋转做主运动，刀具沿工件轮廓做进给运动。随着对生产效率需求的不断提升，对刀具的切削速度也提出了更高的要求。同时近年来随着工件材质对力学、化学性能的要求逐渐提升，以及合金钢材料成本的下降。耐酸不锈钢、高锰钢、钛合金等难加工材料在工程上越来越多的运用。这两方面因素都会造成刀具耐用度的下降。当切削速度提升刀具刃口与工件加工表面的摩擦加剧，会导致产生较高的切削温度。而切削耐酸不锈钢、高锰钢、钛合金等难切削材料时，由于合金钢材料的任性和冷作硬化程度高于普通碳素结构钢。会造成切削时产生较高的切削抗力和切削热。同时合金钢的导热性能低与普通碳素结构钢，切削热不易通过工件耗散。而切削温度与刀具耐用度成反比，实验统计硬质合金刀片切削耐酸不锈钢、高锰钢、钛合金等难切削材料时耐用度仅为45分钟。当刀具磨损后就要对车刀片进行重新装拆更换一个新的刀具刃口。造成停机甚至还有刀具崩刃的质量风险。因此高效连续的加工耐酸不锈钢、高锰钢、钛合金等难切削材料是当今机械加工的一个重要难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，能够在加工过程中通过旋转调节车刀片的方式来切换车刀片的刃口。

本发明的目的是这样实现的：一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，包括车刀杆和设于车刀头部的刀片槽中的环形车刀片，所述车刀片下侧同轴设置有刀片轴，所述刀片轴可旋转调节地插接在车刀头部中，所述刀片轴同轴固定套装有圆形分度盘，所述车刀头部设有用于锁定分度盘旋转调节角度的角度锁定机构。

进一步地，所述角度锁定机构包括一通过顶靠弹簧与车刀头部弹性连接的分度顶块，所述分度盘的外圆边均布有若干定位槽，在车刀片换刃时所述分度顶块与分度盘分离，在锁定分度盘旋转调节角度时所述分度顶块插配并锁定分度盘的其中一个定位槽。

进一步地，所述刀片轴套装有棘轮，所述车刀头部安装有用于拨动棘轮以带动刀片轴进行旋转的、且可锁定棘轮的拨动机构。

进一步地，所述车刀头部内置有顶杆，所述刀片轴相对转动地对接顶杆，所述顶杆沿刀片轴的轴线可调节设置，在车刀片换刃时所述顶杆将车刀片顶出车刀头部的刀片槽。

进一步地，所述顶杆的对接端面中央具有一定位槽，在顶杆的定位槽中装配有一个作为刀片轴旋转支承的钢球。

进一步地，所述用于拨动棘轮以带动刀片轴进行旋转的拨动机构包括滑块、伸缩弹簧和支撑滑块的升降板；所述升降板活动插装棘轮的卡槽且沿刀片轴的轴向活动设置，所述滑块滑动安装于升降板上且沿棘轮的圆形旋转轨迹的切向滑动；所述升降板上凸出设有凸出部，所述伸缩弹簧沿滑块的滑动方向布置，其两端分别连接滑块、升降板的凸出部；所述滑块的一端朝向棘轮并设有弹簧片，所述弹簧片弹性抵靠棘轮的其中一个轮槽且其抵靠方向顺应棘轮的单向旋转方向。

进一步地，所述拨动机构还包括一固定插入车刀头部的斜楔块，所述斜楔块具有一与滑块的另一端抵触的抵靠斜面，在所述顶杆将车刀片顶出车刀头部的刀片槽的过程中，所述滑块受斜楔块的抵靠斜面的抵触作用驱使弹簧片拨动棘轮旋转。

进一步地，所述顶杆配置有轴向驱动机构，所述轴向驱动机构包括斜楔销和开设有条形孔的斜楔杆，所述斜楔销固定连接顶杆，所述斜楔销的轴线与刀片轴轴线垂直相交，所述斜楔杆的条形孔相对于刀片轴轴线倾斜，所述斜楔销穿配斜楔杆的条形孔并沿斜楔杆的条形孔长度方向相对活动设置；所述轴向驱动机构还包括安装于车刀杆内的直线驱动组件，所述直线驱动组件与斜楔杆相连并驱使斜楔杆以垂直于刀片轴轴线的方向作直线移动。

进一步地，上述驱使斜楔杆以垂直于刀片轴轴线的方向作直线移动的直线驱动组件包括一根沿其轴向活动的、穿设于车刀杆内的驱动杆，所述驱动杆一端与斜楔杆固定连接，所述驱动杆另一端垂直固定连接有活动穿出车刀杆之外的斜楔杆销。

进一步地，所述车刀杆内设有斜杆活动孔，所述驱动杆上套装有复位弹簧，所述驱动杆和复位弹簧均处于斜杆活动孔中，所述斜杆活动孔沿驱动杆的轴向延伸，所述驱动杆的连接斜楔杆销的一端为加粗部分，所述驱动杆的加粗部分通过复位弹簧与斜杆活动孔内壁弹性连接；所述车刀杆开设有条形的、平行于斜杆活动孔的导向孔，所述导向孔与斜杆活动孔连通，所述斜楔杆销活动穿出导向孔并沿导向孔长度方向活动。

本发明的有益效果在于：

1、能够在加工过程中通过旋转调节车刀片的方式来切换车刀片的刃口，使得车刀片的钝部与工件错开，让车刀片的完好的部分正对工件并车削工件的外圆，无需更换新的车刀片，显著减少了车刀片的消耗量，从而增加了单个车刀片的使用寿命，显著降低使用成本、调试成本、材料成本；

2、旋转调节车刀片的操作方法简便好用，全部调节过程只需移动斜楔杆销即可，在旋转调节车刀片时，通过斜楔杆销致使驱动杆进行垂直于刀片轴的直线移动，通过斜楔杆的条形孔与斜楔销的配合，将驱动杆的直线移动转化为顶杆、刀片轴的轴向移动，并在刀片轴的轴向移动过程中，分度盘与分度顶块相互分离以解除对刀片轴的锁定，同时，利用滑块与斜楔块的斜面的配合，驱使滑块向棘轮作切向移动，从而驱使弹簧片拨动棘轮进行旋转，在斜楔杆销移动到位后即松开斜楔杆销，在复位弹簧的弹性恢复力作用下，驱动杆复位，通过一系列的传动使得顶杆、刀片轴、车刀片复位，同时，分度盘上相应的定位槽与分度顶块相吻合，利用分度顶块锁定分度盘，利用弹簧片锁定棘轮，在双重锁定作用下锁定调节后的车刀片的角度位置，以便车刀片能够很好地承受车削反作用力。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明的内部结构细节图。

图4是本发明在车削过程中旋转车刀片的原理示意图。

图5是在刀片轴的轴向视角下本发明的结构示意图。

图6是图5中的I向视图。

图7是图5中的A-A剖视图。

图8是图7中的Ⅱ部放大图。

图9是图7中的B-B剖视示意图。

图10是图7中的C-C剖视示意图。

图11是车刀片被顶出刀片槽的状态示意图。

图12是车刀片被顶出刀片槽时滑块抵靠斜楔块的斜面的示意图。

图13是车刀片换刃结束后的状态示意图。

图14是车刀片换刃结束后滑块抵靠斜楔块的斜面的示意图。

图中，1斜楔杆销，2驱动杆，3复位弹簧，4斜楔杆，5斜楔销，6顶杆，7钢球，8刀片轴，9车刀片，10棘轮，11弹簧片，12滑块，13伸缩弹簧，14升降板，15分度盘，16分度顶块，17顶靠弹簧，18堵头，19斜楔块，20车刀杆，20a导向孔，20b斜杆活动孔，21车刀头部，21a活动内腔，21b下活动腔，21c侧活动腔，22限位套，23工件。

具体实施方式

下面结合附图1-14和具体实施例对本发明进一步说明。本实施例中，工件23为圆套结构。

如图1-3所示，一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，包括车刀杆20和设于车刀头部21的刀片槽中的环形车刀片9，车刀片9下侧同轴设置有刀片轴8，车刀头部21内设有活动内腔21a，刀片轴8可以在活动内腔21a中进行轴向移动和转动动作，限位套22安装在活动内腔21a中并活动套装刀片轴8，刀片轴8可旋转调节地插接在车刀头部21中，刀片轴8同轴固定套装有圆形分度盘15，车刀头部21设有用于锁定分度盘15旋转调节角度的角度锁定机构。

结合图7、8、10所示，上述角度锁定机构包括一通过顶靠弹簧17与车刀头部21的堵头18弹性连接的分度顶块16，堵头18以过盈配合的方式固定插接车刀头部21，分度盘15的外圆边均布有若干定位槽，在车刀片9换刃时分度顶块16与分度盘15分离，在锁定分度盘15旋转调节角度时，在顶靠弹簧17的弹力作用下，分度顶块16插配并锁定分度盘15的其中一个定位槽。

如图7、9所示，上述刀片轴8套装有棘轮10，车刀头部21安装有用于拨动棘轮10以带动刀片轴8进行旋转的、且可锁定棘轮10的拨动机构。

如图8所示，车刀头部21设有与活动内腔21a连接的下活动腔21b，车刀头部21的下活动腔21b内置有顶杆6，刀片轴8相对转动地对接顶杆6，顶杆6沿刀片轴8的轴线可调节设置，在车刀片9换刃时顶杆6将车刀片9顶出车刀头部21的刀片槽。上述顶杆6的对接端面中央具有一定位槽，在顶杆6的定位槽中装配有一个作为刀片轴8旋转支承的钢球7，从而使得刀片轴8相对于顶杆6的旋转动作更为顺畅。

如图3、9、12、14所示，上述用于拨动棘轮10以带动刀片轴8进行旋转的拨动机构包括滑块12、伸缩弹簧13和支撑滑块12的升降板14，车刀头部21内设有与活动内腔21a连通的侧活动腔21c，滑块12、伸缩弹簧13和升降板14均处于侧活动腔21c内；升降板14活动插装棘轮10的卡槽且沿刀片轴8的轴向活动设置，滑块12滑动安装于升降板14上且沿棘轮10的圆形旋转轨迹的切向滑动；升降板14上凸出设有凸出部，伸缩弹簧13沿滑块12的滑动方向布置，其两端分别连接滑块12、升降板14的凸出部；滑块12的一端朝向棘轮10并设有弹簧片11，弹簧片11弹性抵靠棘轮10的其中一个轮槽且其抵靠方向顺应棘轮10的单向旋转方向。

如图12、14所示，上述拨动机构还包括一固定插入车刀头部21的斜楔块19，斜楔块19具有一与滑块12的另一端抵触的抵靠斜面，在顶杆6将车刀片9顶出车刀头部21的刀片槽的过程中，滑块12受斜楔块19的抵靠斜面的抵触作用驱使弹簧片11拨动棘轮10旋转。

如图3、8所示，上述顶杆6配置有轴向驱动机构，轴向驱动机构包括斜楔销5和开设有条形孔的斜楔杆4，斜楔销5固定连接顶杆6，斜楔销5的轴线与刀片轴8轴线垂直相交，斜楔杆4的条形孔相对于刀片轴8轴线倾斜，斜楔销5穿配斜楔杆4的条形孔并沿斜楔杆4的条形孔长度方向相对活动设置；轴向驱动机构还包括安装于车刀杆20内的直线驱动组件，直线驱动组件与斜楔杆4相连并驱使斜楔杆4以垂直于刀片轴8轴线的方向作直线移动。

如图1、3所示，上述直线驱动组件包括一根沿其轴向活动的、穿设于车刀杆20内的驱动杆2，驱动杆2一端与斜楔杆4固定连接，驱动杆2另一端垂直固定连接有活动穿出车刀杆20之外的斜楔杆销1。

如图3、7、8所示，车刀杆20内设有斜杆活动孔20b，驱动杆2上套装有复位弹簧3，驱动杆2和复位弹簧3均处于斜杆活动孔20b中，斜杆活动孔20b沿驱动杆2的轴向延伸，驱动杆2的连接斜楔杆销1的一端为加粗部分，驱动杆2的加粗部分通过复位弹簧3与斜杆活动孔20b内壁弹性连接。

如图1、5所示，车刀杆20开设有条形的、平行于斜杆活动孔20b的导向孔20a，导向孔20a与斜杆活动孔20b连通，斜楔杆销1活动穿出导向孔20a并沿导向孔20a长度方向活动。

参阅图1-14，本实施例在每次调节时，按照如下步骤：

将本发明固定在数控车床的刀架上，由NC程序读取刀具管理器中当前实际运行剩余的刀具耐用度，当实际刀具耐用度达到人为设定的理论耐用度后，NC程序控制刀架运动到工件端面位置，将斜楔杆销1卡在工件23端面的孔中并向工件23的孔内移动一定距离，斜楔杆销1驱使驱动杆2克服复位弹簧3的压力向顶杆6的方向移动，如图11、12所示，随着斜楔杆4作垂直于刀片轴8的运动，斜楔杆4驱使斜楔销5沿其条形孔进行移动，从而转化为顶杆6的轴向移动，以使刀片轴8和车刀片9进行轴向移动，使得分度盘15与分度顶块16分离以解除对刀片轴8和车刀片9的角度锁定，同时，滑块12顶靠斜楔块19的斜面，驱使滑块12压缩伸缩弹簧13，同时，滑块12驱使弹簧片11拨动棘轮10进行旋转，其中，棘轮10每次旋转的角度与分度盘15中相邻两定位槽的夹角相等，或棘轮10每次旋转的角度等于分度盘15中相邻两定位槽的夹角的整数倍，此时可以利用导向孔20a的限定作用，确定斜楔杆销1的每次移动的极限位置，也即，每次斜楔杆销1通过移动贴靠导向孔20a的一端时，棘轮10和分度盘15都能同时旋转到位，刀片轴8和车刀片9也同时旋转到位，从而确定刀片轴8和车刀片9每次旋转的角度，操作非常方便。

当车刀片9旋转到位后，NC程序控制刀架向后移动，使得斜楔杆销1脱离工件23的孔，此时，复位弹簧3复位并驱使驱动杆2进行复位运动，利用斜楔杆4与斜楔销5的活动配合，使得顶杆6进行轴向复位运动，使得车刀片9复位，同时，分度盘15上相应的槽与分度顶块16吻合，利用顶靠弹簧17的弹性力驱使分度顶块16顶靠分度盘15上相应的槽，再加上弹簧片11对棘轮10的锁定作用，可以使得刀片轴8得以锁定，从而锁定调节后的车刀片9，使得车刀片9的钝部与工件23错开，让车刀片9的完好的部分正对工件23并车削工件23的外圆，从而完成一次车刀片9的调节操作。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，包括车刀杆(20)和设于车刀头部(21)的刀片槽中的环形车刀片(9)，其特征在于：所述车刀片(9)下侧同轴设置有刀片轴(8)，所述刀片轴(8)可旋转调节地插接在车刀头部(21)中，所述刀片轴(8)同轴固定套装有圆形分度盘(15)，所述车刀头部(21)设有用于锁定分度盘(15)旋转调节角度的角度锁定机构；

所述刀片轴(8)套装有棘轮(10)，所述车刀头部(21)安装有用于拨动棘轮(10)以带动刀片轴(8)进行旋转的、且可锁定棘轮(10)的拨动机构；

所述车刀头部(21)内置有顶杆(6)，所述刀片轴(8)相对转动地对接顶杆(6)，所述顶杆(6)沿刀片轴(8)的轴线可调节设置，在车刀片(9)换刃时所述顶杆(6)将车刀片(9)顶出车刀头部(21)的刀片槽；

所述用于拨动棘轮(10)以带动刀片轴(8)进行旋转的拨动机构包括滑块(12)、伸缩弹簧(13)和支撑滑块(12)的升降板(14)；所述升降板(14)活动插装棘轮(10)的卡槽且沿刀片轴(8)的轴向活动设置，所述滑块(12)滑动安装于升降板(14)上且沿棘轮(10)的圆形旋转轨迹的切向滑动；所述升降板(14)上凸出设有凸出部，所述伸缩弹簧(13)沿滑块(12)的滑动方向布置，其两端分别连接滑块(12)、升降板(14)的凸出部；所述滑块(12)的一端朝向棘轮(10)并设有弹簧片(11)，所述弹簧片(11)弹性抵靠棘轮(10)的其中一个轮槽且其抵靠方向顺应棘轮(10)的单向旋转方向；

所述拨动机构还包括一固定插入车刀头部(21)的斜楔块(19)，所述斜楔块(19)具有一与滑块(12)的另一端抵触的抵靠斜面，在所述顶杆(6)将车刀片(9)顶出车刀头部(21)的刀片槽的过程中，所述滑块(12)受斜楔块(19)的抵靠斜面的抵触作用驱使弹簧片(11)拨动棘轮(10)旋转；

所述顶杆(6)配置有轴向驱动机构，所述轴向驱动机构包括斜楔销(5)和开设有条形孔的斜楔杆(4)，所述斜楔销(5)固定连接顶杆(6)，所述斜楔销(5)的轴线与刀片轴(8)轴线垂直相交，所述斜楔杆(4)的条形孔相对于刀片轴(8)轴线倾斜，所述斜楔销(5)穿配斜楔杆(4)的条形孔并沿斜楔杆(4)的条形孔长度方向相对活动设置；所述轴向驱动机构还包括安装于车刀杆(20)内的直线驱动组件，所述直线驱动组件与斜楔杆(4)相连并驱使斜楔杆(4)以垂直于刀片轴(8)轴线的方向作直线移动。

2.根据权利要求1所述的一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，其特征在于：所述角度锁定机构包括一通过顶靠弹簧(17)与车刀头部(21)弹性连接的分度顶块(16)，所述分度盘(15)的外圆边均布有若干定位槽，在车刀片(9)换刃时所述分度顶块(16)与分度盘(15)分离，在锁定分度盘(15)旋转调节角度时所述分度顶块(16)插配并锁定分度盘(15)的其中一个定位槽。

3.根据权利要求1所述的一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，其特征在于：所述顶杆(6)的对接端面中央具有一定位槽，在顶杆(6)的定位槽中装配有一个作为刀片轴(8)旋转支承的钢球(7)。

4.根据权利要求1所述的一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，其特征在于：上述驱使斜楔杆(4)以垂直于刀片轴(8)轴线的方向作直线移动的直线驱动组件包括一根沿其轴向活动的、穿设于车刀杆(20)内的驱动杆(2)，所述驱动杆(2)一端与斜楔杆(4)固定连接，所述驱动杆(2)另一端垂直固定连接有活动穿出车刀杆(20)之外的斜楔杆销(1)。

5.根据权利要求4所述的一种能在加工过程中自动翻转刀刃的车刀，其特征在于：所述车刀杆(20)内设有斜杆活动孔(20b)，所述驱动杆(2)上套装有复位弹簧(3)，所述驱动杆(2)和复位弹簧(3)均处于斜杆活动孔(20b)中，所述斜杆活动孔(20b)沿驱动杆(2)的轴向延伸，所述驱动杆(2)的连接斜楔杆销(1)的一端为加粗部分，所述驱动杆(2)的加粗部分通过复位弹簧(3)与斜杆活动孔(20b)内壁弹性连接；所述车刀杆(20)开设有条形的、平行于斜杆活动孔(20b)的导向孔(20a)，所述导向孔(20a)与斜杆活动孔(20b)连通，所述斜楔杆销(1)活动穿出导向孔(20a)并沿导向孔(20a)长度方向活动。

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