CN210121687U - 一种基于斜坡原理的车刀调高装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于斜坡原理的车刀调高装置，包括：车刀系统、斜坡底板和设置在所述斜坡底板上的调节装置，所述车刀系统固定在所述调节装置上，由所述调节装置带动车刀系统沿着斜坡底板的斜坡面平移从而使车刀系统实现在高度方向上的位移。通过上述方式，本实用新型基于斜坡原理，通过安装于斜坡底板上的调节装置的变位达到调节车刀系统高度的目的，可以保证车削加工的精度，降低车刀系统调高成本；采用该车刀调高装置可实现车刀系统的超精密高低自动调节，从而可以简化车刀系统结构、提高车削加工精度和降低车刀调高成本。

Description

一种基于斜坡原理的车刀调高装置

技术领域

本实用新型涉及车削加工技术领域，特别是涉及一种基于斜坡原理的车刀调高装置。

背景技术

得益于金刚石刀具刃磨技术、非接触式主轴和超精密光栅加工技术的高速发展，车削加工的精度得到了迅速提高。在超精密车削加工中，纳米级尖度的金刚石车刀可以保证工件的超精密车削精度，非接触式主轴和超精密光栅可以保证工件的纳米级移送精度，从而取得超精密产品。然而，由于车床零部件公差和装配偏差等因素的影响，金刚石车刀的刀尖和工件主轴的轴心会产生相对空间位置偏差，从而影响车削加工精度，这也是制约车削加工精度的最主要原因之一。金刚石车刀的刀尖和工件主轴的轴心的相对空间位置偏差可以分为三种，其中金刚石车刀相对于工件主轴的高低偏差对产品精度影响最大，特别是对拥有表面微结构或者自由曲面面型产品。

现有的车刀刀尖相对于工件主轴轴心的高低偏差调节，即车刀调高，主要使用铰链等方法实现。在铰链调高机制中，铰链和其变位驱动装置安装于刀架和车刀之间。首先变位驱动装置给铰链施加变位，通过铰链的缩放作用推动车刀进行高低微调节，从而获得微米级的车刀精密调高。同时，铰链调节机制通常需要高技能人员手动调节，这就会增加车刀调高的时间和人员成本。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于斜坡原理的车刀调高装置及调高方法，能够解决现有车刀调高所存在的上述缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种基于斜坡原理的车刀调高装置，包括：车刀系统，还包括斜坡底板和设置在所述斜坡底板上的调节装置，所述车刀系统固定在所述调节装置上，由所述调节装置带动车刀系统沿着斜坡底板的斜坡面平移从而使车刀系统实现在高度方向上的位移。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述斜坡底板的斜坡面的倾斜角度为0～10°。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述调节装置为直线导轨，所述直线导轨包括导轨和设置在所述导轨上的滑板，所述车刀系统固定在滑板上。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述导轨安装在所述斜坡底板的斜坡面上并且与所述斜坡面相平行，所述滑板用于带动所述车刀系统沿着所述导轨作上下移动进而对车刀系统进行高度调节。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述车刀系统包括刀架、刀头、压紧块和车刀，所述刀架固定安装在所述调节装置上，所述车刀通过所述刀头和压紧块与所述刀架固定连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述刀头靠近车刀的一端面加工有倾斜面，所述倾斜面的倾斜角度与斜坡底板的斜坡面的倾斜角度相等，以确保车刀的水平度。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述刀架的一端面上一体加工有连接凸台，所述连接凸台上开设有刀架定位槽和刀架螺纹孔，所述刀头背离车刀的一端面上设有刀头定位销和刀头螺纹孔，当所述刀头定位销嵌入于所述刀架定位槽内时，所述刀头螺纹孔与刀架螺纹孔对齐。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述刀头靠近车刀的一端面上一体加工有车刀定位销和压紧块安装孔，所述车刀上开设有车刀定位孔，所述车刀定位销与所述车刀定位孔相互配合，所述压紧块上设有连接凸头，所述连接凸头与压紧块安装孔相互配合。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述压紧块上设有压紧面和定位面，所述车刀定位销插入在所述车刀定位孔内，所述连接凸头嵌入在所述压紧块安装孔内，所述定位面与车刀的车刀背面接触，压紧面与车刀的车刀上表面接触。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设计的车刀调高装置结构简单，基于斜坡原理，通过安装于斜坡底板上的调节装置的变位达到调节车刀系统高度的目的，可以保证车削加工的精度，降低车刀系统调高成本；采用该车刀调高装置可实现车刀系统的超精密高低自动调节，从而可以简化车刀系统结构、提高车削加工精度和降低车刀调高成本。

附图说明

图1是本实用新型一种基于斜坡原理的车刀调高装置一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1所示的刀头、刀架安装示意图；

图3是图1所示的车刀、压紧块、刀头安装示意图；

图4是图1所示的车刀、刀头安装后的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、斜坡底板，2、导轨，3、滑板，4、刀架，5、刀头，6、压紧块，7、车刀，8、刀头定位销，9、刀架定位槽，10、刀头螺纹孔，11、刀架螺纹孔，12、车刀定位孔，13、车刀定位销，14、压紧块安装孔，15、压紧面，16、定位面，17、车刀上表面，18、车刀背面，19、连接凸台，20、连接凸头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1～4，本实用新型实施例包括：

一种基于斜坡原理的车刀调高装置，包括：车刀系统、斜坡底板1和固定安装在所述斜坡底板1上的调节装置，所述车刀系统固定在所述调节装置上，由所述调节装置带动车刀系统沿着斜坡底板1的斜坡面平移从而使车刀系统实现在高度方向上的位移。

本实施例中，所述调节装置为直线导轨，所述直线导轨包括导轨2和安装在所述导轨2上的滑板3，所述车刀系统固定在滑板上；具体地，所述车刀系统包括刀架4、刀头5、压紧块6和车刀7，所述斜坡底板1的下端面为水平面，固定安装在车床床身上，上端面为斜坡面，所述斜坡面的倾斜角度为0～10°，所述导轨2安装在所述斜坡底板1的斜坡面上并且与所述斜坡面相平行，所述滑板3安装在所述导轨2上能够沿着导轨2作线性移动，所述刀架4固定安装在滑板3上，由所述滑板3带动刀架4沿着导轨2作上下线性移动，进而调节与刀架4固定连接的车刀7的高度。具体地，所述车刀7通过刀头5、压紧块6与刀架4固定连接，本实施例中，为了确保车刀7的安装水平度，在所述刀头5靠近车刀7的一端面上加工有倾斜面，所述倾斜面的倾斜角度与斜坡底板1的斜坡面的倾斜角度相等。

进一步地，如图2所示，所述刀头5、刀架4通过如下方式固定连接：

所述刀架4的一端面上一体加工有连接凸台19，所述连接凸台19的上开设有刀架定位槽9、刀架螺纹孔11，所述刀头5背离车刀7的一端面上设有刀头定位销8和刀头螺纹孔10，具体地，所述刀架定位槽9位于所述连接凸台19外侧端面的中部，所述刀架定位槽9内的上下两端槽口呈结构相同的半圆形，所述定位销8有两个、一体成型在刀头5的端面上，所述定位销8呈圆柱形，当其嵌入到所述刀架定位槽9内时，上下两个定位销8的外侧半圆面与所述刀架定位槽9内上下两端半圆形槽口密实接触，确保刀头5安装到刀架4上时能够精确定位，当刀头5与刀架4通过定位销8与刀架定位槽9定位好后，此时刀头螺纹孔10与刀架螺纹孔11在同一水平面上，即两者能够对齐，并通过螺栓将两个螺纹孔紧固连接，即完成刀头5与刀架4的安装。

如图3所示，所述压紧块6、车刀7、刀头5通过如下方式固定连接：

所述刀头5靠近车刀7的一端面上一体加工有车刀定位销13和压紧块安装孔14，所述车刀7上开设有车刀定位孔12，所述车刀定位销13与所述车刀定位孔12相互配合，所述压紧块6的下端一体成型有连接凸头20，所述连接凸头20与压紧块安装孔14相互配合。具体地，安装时，将所述车刀定位销13插入在所述车刀定位孔12内，然后将所述连接凸头20嵌入在所述压紧块安装孔14内，此时所述压紧块6的定位面16与车刀7的车刀背面18接触，压紧块6的压紧面15与车刀7的车刀上表面17接触，即完成压紧块6、车刀7与刀头5的装配。

下面结合本实用新型操作原理，对车刀调高的方法进行具体阐述：

基于斜坡原理的车刀调高装置进行车刀调高的方法，包括如下步骤：

1)在车床床身上安装基于斜坡原理的车刀调高装置，然后测量出车刀系统的刀头5和工件主轴高低偏差值h；

2)测量出斜坡底板1的斜坡面的倾斜角度α；

3)根据车刀调高与调节装置变位的关系计算公式d＝h/sinα，计算得出调节装置的变位量d；

4)通过调节调节装置的变位量控制车刀调高。

具体地，所述基于斜坡原理的车刀调高装置的操作原理为：

通过划线等方法精确确定刀头5和工件主轴高低偏差值，基于斜坡底板的倾斜角度1，可以精确计算出用于补偿刀头5和工件主轴高低偏差值所需的直线导轨的变位量。由于直线导轨的变位是通过超精密光栅尺测量和反馈控制的，所以基于斜坡原理和利用直线导轨的车刀调高装置的车刀调高精度可以达到纳米级。车刀调高与直线导轨变位的关系表达式为：

d＝h/sinα

式中d——直线导轨变位量(mm)；

h——刀头和工件主轴高低偏差值(mm)；

α——斜坡底板的倾斜角度(°)。

通过上述正弦关系式，可以精确计算出车刀调高所需的变位量，并通过直线导轨的光栅反馈控制达到超精密车刀调高的目的。

采用所述基于斜坡原理的车刀调高装置进行车刀调高的方法，包括如下步骤：

1)在车床床身上安装所述基于斜坡原理的车刀调高装置，然后测量出刀头5和工件主轴高低偏差值h(mm)；

2)测量出斜坡底板1的斜坡面的倾斜角度α；

3)根据车刀调高与直线导轨变位的关系计算公式d＝h/sinα，计算得出直线导轨变为量d(mm)；

4)通过直线导轨的光栅反馈控制完成车刀调高。

与现有的铰链等调高机制相比，本实用新型设计的基于斜坡原理和利用直线导轨的车刀调高装置可以实现自动调高，节约时间和人员成本，与此同时，本实用新型设计的车刀调高装置可以根据需要将刀架4换成传统使用的刀柄或者用于复杂面型加工的快刀伺服系统，不会影响原有车床的使用需求。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于斜坡原理的车刀调高装置，包括：车刀系统，其特征在于，还包括斜坡底板(1)和设置在所述斜坡底板(1)上的调节装置，所述车刀系统固定在所述调节装置上，由所述调节装置带动车刀系统沿着斜坡底板(1)的斜坡面平移从而使车刀系统实现在高度方向上的位移。

2.根据权利要求1所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述斜坡底板(1)的斜坡面的倾斜角度为0～10°。

3.根据权利要求1或2所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述调节装置为直线导轨，所述直线导轨包括导轨(2)和设置在所述导轨(2)上的滑板(3)，所述车刀系统固定在滑板(3)上。

4.根据权利要求3所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述导轨(2)安装在所述斜坡底板(1)的斜坡面上并且与所述斜坡面相平行，所述滑板(3)用于带动所述车刀系统沿着所述导轨(2)作上下移动进而对车刀系统进行高度调节。

5.根据权利要求1所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述车刀系统包括刀架(4)、刀头(5)、压紧块(6)和车刀(7)，所述刀架(4)固定安装在所述调节装置上，所述车刀(7)通过所述刀头(5)和压紧块(6)与所述刀架(4)固定连接。

6.根据权利要求5所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述刀头(5)靠近车刀(7)的一端面加工有倾斜面，所述倾斜面的倾斜角度与斜坡底板(1)的斜坡面的倾斜角度相等，以确保车刀(7)的水平度。

7.根据权利要求5所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述刀架(4)的一端面上一体加工有连接凸台(19)，所述连接凸台(19)上开设有刀架定位槽(9)和刀架螺纹孔(11)，所述刀头(5)背离车刀(7)的一端面上设有刀头定位销(8)和刀头螺纹孔(10)，当所述刀头定位销(8)嵌入于所述刀架定位槽(9)内时，所述刀头螺纹孔(10)与刀架螺纹孔(11)对齐，通过螺栓将所述刀头螺纹孔(10)与刀架螺纹孔(11)连接。

8.根据权利要求5所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述刀头(5)靠近车刀(7)的一端面上一体加工有车刀定位销(13)和压紧块安装孔(14)，所述车刀(7)上开设有车刀定位孔(12)，所述车刀定位销(13)与所述车刀定位孔(12)相互配合，所述压紧块(6)上设有连接凸头(20)，所述连接凸头(20)与压紧块安装孔(14)相互配合。

9.根据权利要求8所述的基于斜坡原理的车刀调高装置，其特征在于，所述压紧块(6)上设有压紧面(15)和定位面(16)，所述车刀定位销(13)插入在所述车刀定位孔(12)内，所述连接凸头(20)嵌入在所述压紧块安装孔(14)内，所述定位面(16)与车刀(7)的车刀背面(18)接触，压紧面(15)与车刀(7)的车刀上表面(17)接触。

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