CN1850440A - 刀具调节装置 - Google Patents

Abstract

一种刀具调节装置，包括刀具、刀座以及固定座，该刀具安装在刀座上，该固定座包括一底板以及一悬臂，刀座安装在该固定座的悬臂上，在该底板和悬臂之间安装压电陶瓷。该压电陶瓷在通电时会伸长，推动悬臂向上运，使刀具的位置发生变化。该压电陶瓷的长度可在较小区域内变化，因而可以精确调整刀具的位置。

Description

刀具调节装置

【技术领域】

本发明涉及机床，尤其涉及用于机床上的刀具调节装置。

【背景技术】

传统的机械加工为车、铣、刨、磨等加工方式，用于加工模具等工件的形状，此等加工手段必须在各自相应的机床上进行，如车床、铣床、刨床以及磨床等。在机床上安装相应的刀具，启动机床时，该刀具可对工件的表面或内部进行加工。

随着技术的不断进步，对机械加工的精度提出了较高的要求，精密甚至超精密加工都得到了广泛的应用。欲实现如此高的精度，除了机台本身的静态精度外，其刀具的精度以及刀具的位置调节都会对加工的精度产生直接的影响。机械加工常用的机床都具有刀具调整装置，以将其位置调节到加工工件的最佳状态。

图1为现有技术中的刀具调整装置，包括刀具301、刀杆302、刀杆座303和调整螺杆304，其中刀杆302置于刀杆座303上，刀具301安装在刀杆302上，刀杆302和刀杆座303之间的接触面为斜面，调整螺杆304一端与刀杆302连接，另一端通过螺纹与刀杆座303连接。转动调整螺杆304，使刀杆302在刀杆座303上移动，从而可使刀杆302带动刀具301将其调节到合适的高度。

上述刀具调节装置是以调整螺杆304相对于刀杆座303转动而带动刀杆302做斜向运动，用螺杆很难在微米级甚至更小的范围内调整刀具高度，并且时间久了螺纹配合会出现弹性疲乏而松弛，以致影响刀具301的准确位置，因而不容易实现精密或超精密加工。另外，调整螺杆304本身的螺纹精度直接会影响加工部件的精度，因而调整螺杆304的螺纹精度要求较高。

【发明内容】

鉴于此，有必要提供一种刀具调节装置，能够准确且容易地调节刀具的位置。

一种刀具调节装置，包括刀具、刀座以及固定座，该刀具安装在刀座上，该固定座包括一底板以及一悬臂，刀座安装在该固定座的悬臂上，在该底板和悬臂之间安装压电陶瓷。

同现有技术相比，由于所述刀具调节装置利用压电陶瓷在通电时的伸缩效应来调节刀具的位置，压电陶瓷的长度可随通电电压的变化在较小区域内变化，因而能够精确控制刀具的位置，并且操作方便，省时省力。

【附图说明】

图1是现有技术中刀具调节装置的主视图。

图2是本发明较佳实施方式刀具调节装置的立体图。

图3是本发明较佳实施方式刀具调节装置的固定座沿图2中A向的侧视图。

图4是本发明较佳实施方式刀具调节装置中刀座的立体图。

图5是本发明较佳实施方式刀具调节装置的刀座和固定座的装配图。

【具体实施方式】

图2为本发明一较佳实施方式的刀具调节装置100，该刀具调节装置100用于机床上，其包括压电陶瓷片2、刀具4、刀座6、固定座7以及粗调螺钉9。

固定座7固定在机台102上，包括底板72以及自该底板72一端平行伸出的悬臂74。请一同参阅图3所示固定座7的侧视图，悬臂74的侧面742上具有一腔744以及在其顶部与腔744连通的孔746。该侧面742的两侧还分别开设有二螺纹孔748。

如图4所示，刀座6可动地安装在固定座7上，其具有一侧面62，该侧面62上设置有一凸块64以及位于该凸块64两侧的二条形孔66。凸块64自该侧面62的中部向外水平凸伸，凸块64上设置有垂直于凸块64伸出方向的螺纹孔642。条形孔66用于配合所述固定座7的螺纹孔748以将刀座6固定在悬臂74上。

如图5所示，通过固定螺钉12将固定座7的底板72固定在机台102上，刀座6安装在固定座7的悬臂74上。在安装刀座6时，将其上的凸块64置于悬臂74侧面742上的腔744中，并使刀座6的侧面62与该悬臂74的侧面742贴合。将螺钉9从固定座7顶部的孔746中伸入并穿过凸块64的螺纹孔642，螺钉9具有一直径大于孔746的螺帽92，因而螺钉9安装好之后，其螺帽92位于固定座7的顶部，不会进入孔746中。请再参阅图2，刀具4由刀刃42和刀身44组成，刀刃42直接对工件进行车削等加工，其各方面机械性能要求较高，一般选用金刚石、钻石等强度和硬度较高的材料。刀刃42和刀身44一体成型或者通过焊接等方式接合在一起，利用一压紧件14配合复数螺钉将刀具4的刀身44固定在刀座6的台面69上。

当旋转螺钉9时，其带动刀座6的凸块64在悬臂74的腔744中作竖直运动，因而可改变刀具4的高度。

请参阅图3和图4，为了将刀具4的高度限制在一定的范围内，在刀座6的凸块64上设置一螺纹孔644，该螺纹孔644沿凸块64凸伸的方向设置。在固定座7的侧面742上设置一条形通孔745，该通孔745位于腔744内，其长度方向与通孔745的长度方向一致。如图5，自该刀具调节装置100外部向内部通过固定座7的条形通孔745将一螺钉18锁入该凸块64的螺纹孔644中，螺钉18的螺帽卡在悬臂74的条形通孔745之外。当刀座6在螺钉9的作用下上下运动时，螺钉18亦在该条形通孔745中运动，因而使刀座6的运动范围保持在条形通孔745的长度范围内，也就限制了刀具4的高度范围。

为了实现更精确的调节，利用压电陶瓷片2对刀具4的高度进行微调。压电陶瓷片2为电致伸缩材料，在电场作用下具有伸缩效应，其伸缩量和伸缩方向与通电电压及其极化方向有关，压电陶瓷片2在电场作用下产生的形变量很小，一般在微米级，多用于精密控制。

如图2所示，固定座7为不锈钢等材料，其底板72和悬臂74一体成型，二者之间形成具有一端封闭另一端开口的空间76，从空间76的封闭端(即底板72和悬臂74连接的一端)到开口端依次形成圆柱形空腔762、狭缝764以及U形空腔766，此结构可保证悬臂74相对于底板72具有一定的弹性偏移量。

所述压电陶瓷片2安装在固定座7的U形空腔766中，可以是一片或多片。给压电陶瓷片2通电，其长度h会伸长，对悬臂74施加一向上的推力，由于固定座7具有一狭长的空间76，因而形成该空间的悬臂74在所述推力的作用下根据自身材料的弹性向上偏移。该压电陶瓷片2在很小的范围内伸缩，刀具4间接地固定于悬臂74上，因而根据悬臂74的微量偏移可实现刀具4的微调。在悬臂74的偏移的过程中，底板72固定在机台102上，保持不动。通电电压确定，压电陶瓷片2的伸长量将保持一定值，藉由电压的改变即可改变压电陶瓷片2的伸长量，悬臂74的偏移量也随之变化，因而当需要将刀具4回复到原来的高度时，将压电陶瓷片2断电，压电陶瓷片2回复到初始的长度，悬臂74下降，而带动刀具4回到初始位置。

压电陶瓷片2的伸缩量一般在微米级，通过通电电压控制压电陶瓷片2的伸长量即可精确地对刀具4的高度进行调节。压电陶瓷片2的伸长量和通电电压值一一对应，可实现在较小区域内对刀具4的高度进行精确地调整。

使用刀具调节装置100时，一般先利用粗调螺钉9对刀具4的高度进行粗调，调整好之后，用螺钉16将刀座6固定在悬臂74上，并保持此高度。再给压电陶瓷片2通电，对其高度进行微调。由于压电陶瓷片2实现的微调是通过电压控制的，因此可以迅速而精确地将刀具4调节到需要的高度。

Claims (7)

1.一种刀具调节装置，包括刀具、刀座以及固定座，该刀具安装在刀座上，其特征在于：所述固定座包括一底板以及一悬臂，刀座安装在该固定座的悬臂上，在该底板和悬臂之间安装压电陶瓷。

2.根据权利要求1所述的刀具调节装置，其特征在于：所述悬臂与底板形成一端封闭另一端开口的空间，压电陶瓷安装在该空间中。

3.根据权利要求2所述的刀具调节装置，其特征在于：所述底板和悬臂在封闭端一体成型，且二者互相平行。

4.根据权利要求3所述的刀具调节装置，其特征在于：所述悬臂与底板之间的空间从封闭端到开口端依次为柱形、狭缝以及U形，压电陶瓷安装在该U形空间。

5.根据权利要求1所述的刀具调节装置，其特征在于：所述刀座侧面具有一凸块，该固定座的悬臂侧面具有一腔，所述刀座的凸块置于固定座的腔内，该刀座的凸块上具有螺纹孔，一螺钉与该螺纹孔配合，其螺帽卡在固定座外部。

6.根据权利要求5所述的刀具调节装置，其特征在于：所述螺钉的安装方向和刀座的运动方向一致，在刀座的凸块上与该螺纹孔垂直的方向设置另一螺纹孔，悬臂侧面的腔内具有一通孔，另一螺钉通过该通孔锁固在该凸块的另一螺纹孔中，其螺帽卡在通孔外。

7.根据权利要求1所述的刀具调节装置，其特征在于：所述刀具调节装置用于车床上。

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