技术领域

[0001] 本发明属于切削加工技术领域， 涉及一种用于车床的快速落刀装置。

背景技术

[0002] 为了研究金属切削过程的切削机理， 目前国内外广泛采用各种快速落刀机构， 通过切削过程中的突然落刀， 取得在该切削条件下的变形区和切屑根部标本 ， 然后采用不同的方法对其进行观察， 建立各种切屑形成的物理模型来揭示金属 切削机理， 达到描述或预测切削加工过程的目的。 为了使切屑根部标本更加接 近切削吋的状态， 设计快速落刀装置吋必须使刀具落刀加速度足 够大， 刀具与 工件的分离吋间尽可能短， 落刀吋刀尖的运动轨迹合理， 在刀具与工件分离过 程中应使切屑根部受到的影响最小。

[0003] 目前常用的车床快速落刀装置包括手锤式快速 落刀装置、 枪击式快速落刀装置 、 爆炸式快速落刀装置等。 手锤式快速落刀装置在手锤敲击吋振动较大， 影响 刀具切削， 且对机床精度有影响； 枪击式快速落刀装置操作危险系数高； 爆炸 式快速落刀装置加速度不均匀， 最初始的加速度值小于之后能达到的值， 且操 作复杂， 爆炸用药量和断销所需的剪切力难以准确计算 ， 且操作不安全， 噪声 也大。 以上快速落刀装置都需要剪断剪切销， 目前也有一些专利通过结构设计 避免了破坏剪切销， 落刀的形式是刀具转动， 但是刀具的转动轴心低于车削的 中心水平面， 这使得刀尖落刀运动轨迹 （圆弧） 与工件外圆相交， 导致刀尖挤 压工件， 对切屑根部和刀尖产生不利影响,并且若以弹� �压缩形式作为动力， 刀 具转动过程中不能保持弹簧端面紧贴刀具表面 ， 弹簧不能始终与刀杆保持良好 的接触， 造成落刀加速度误差。

技术问题

[0004] 本发明为了解决以上问题， 本发明提供了一种车床用快速落刀装置。

问题的解决方案

技术解决方案 [0005] 本发明的技术方案：

[0006] 一种车床快速落刀装置， 所述的车床快速落刀装置包括底座 1、 底板 2、 前侧板 3、 后侧板 4、 右板侧 5、 左侧板 6、 顶部固定板 7、 刀杆 8、 凸轮杆 9、 缓冲弹簧 10 、 圆柱导轨 11、 调节螺母 12、 第一锁紧螺母 13、 双头螺柱 14、 第二锁紧螺母 15 、 压力弹簧 16、 压板 17、 压紧螺栓 18、 导轨紧固螺钉 19、 高度调节螺钉 20、 紧 固螺钉 21和销轴 22;

[0007] 底座 1固定在车床上， 前侧板 3、 后侧板 4、 右板侧 5和左侧板 6的下端与底座 1固 定相连， 上端与顶部固定板 7相连， 构成框架结构； 前侧板 3上设有方形孔， 以 便刀杆 8头部伸出；

[0008] 底板 2上设有销轴座、 圆柱孔、 螺纹孔和螺钉通孔； 凸轮杆 9通过销轴 22固定在 销轴座上， 凸轮杆 9绕销轴 22转动； 圆柱孔对称位于底板 2两端， 圆柱导轨 11下 端固定在圆柱孔内， 圆柱导轨 11上端通过导轨紧固螺钉 19固定在顶部固定板 7上 ； 高度调节螺钉 20与底板上螺纹孔配合， 当转动高度调节螺钉 20吋， 由于其底 部被底座 1挡住， 只能是底板 2抬升或下降， 凸轮杆 9的高度位置也相应上升或下 降， 进而实现对其所支撑的刀杆 8高度位置的调节； 高度位置调节好后， 紧固螺 钉 21与螺纹通孔配合， 将底板 2紧固于底座 1上；

[0009] 凸轮杆 9的中间靠上部位设有圆柱孔， 供柔性绳索穿过并系紧， 当外力拉动柔 性绳索吋， 迫使凸轮杆 9转动； 刀杆 8上设有圆柱通孔， 该圆柱通孔与圆柱导轨 1 1配合， 使刀杆 8沿圆柱导轨 11滑动； 刀杆 8中部一侧设有楔形刀杆槽， 楔形刀杆 槽的宽度大于凸轮杆 9的厚度， 当凸轮杆 9支撑起刀杆 8吋， 凸轮杆 9与刀杆 8的接 触线为刀杆槽的斜面与刀杆 8底面的交线；

[0010] 缓冲弹簧 10和压力弹簧 16穿过圆柱导轨 11， 缓冲弹簧 10限位于刀杆 8与底板 2之 间， 用于缓冲落刀后刀杆 8的冲击； 压力弹簧 16设置于刀杆 8和压板 17之间， 用 于给刀杆 8提供落刀动力；

[0011] 双头螺柱 14一端与压板 17上的螺纹孔配合， 并通过第二锁紧螺母 15锁紧， 另一 端与调节螺母 12配合， 转动调节螺母 12， 压板 17下端面与调节螺母 12下端面的 距离发生改变， 此距离即为压力弹簧 16压缩后的长度； 压缩吋， 当调节螺母 12 的下表面与刀杆 ₈ 的上表面接触吋， 压力弹簧 16不能再被压缩， 调节好所需压缩 的长度后， 用第一锁紧螺母 13锁紧； 压紧螺栓 18穿过顶部固定板 7， 与调节螺母 12、 第一锁紧螺母 13、 双头螺柱 14、 第二锁紧螺母 15共同实现对压板 17进行调 节， 进而调节压力弹簧 16的压缩量。

发明的有益效果

有益效果

[0012] 本发明的有益效果：

[0013] 1.由于采用刀杆直线下落的落刀方式， 而不是刀具转动的方式， 弹簧始终能与 刀杆保持良好的接触， 减小了落刀加速度的误差， 同吋落刀吋刀尖轨迹不与工 件已加工表面相交， 刀尖不会挤压工件， 从而不会破坏切屑根部和刀尖；

[0014] 2.采用凸轮杆支撑刀杆， 落刀吋只需用外力使凸轮杆转动一个角度， 不需要断 销， 避免了材料的浪费， 节约了试验成本； 并且由于凸轮杆顶部轮廓为圆柱面 ， 保证了在刀具下落前凸轮杆转动的过程中刀具 保持静止， 保持既定的切削参 数条件；

[0015] 3.刀具的刀尖高度可以通过底板的高度调节螺� ��来调节， 实现无级调节， 避免 了用不同厚度的垫片进行有级调节；

[0016] 4.弹簧压缩后的长度能事先调节好， 当弹簧压缩到调节好的位置吋即可停止压 缩， 保证了每次落刀前弹簧的压力一致， 从而加速度一致， 避免了由于落刀加 速度不一致对切屑根部样本造成差异； 采用了缓冲弹簧， 落刀冲击小。

对附图的简要说明

附图说明

[0017] 图 1是本发明装置的外观图。

[0018] 图 2是本发明装置的原理示意图。

[0019] 图 3是本发明装置的内部结构示意图。

[0020] 图 4是本发明装置刀杆结构示意图。

[0021] 图 5是本发明装置处于切削工作吋凸轮杆支撑位� �示意图。

[0022] 图 6是本发明装置落刀幵始吋刻凸轮杆位置示意� �。

[0023] 图 7是本发明装置刀具高度微调机构外观示意图� �

[0024] 图 8是本发明装置刀具高度微调机构原理图。 [0025] 图 9是本发明装置弹簧压缩量调节部件示意图。

[0026] 图中： 1底座； 2底板； 3前侧板； 4后侧板； 5右侧板； 6左侧板；

[0027] 7顶部固定板； 8刀杆； 9凸轮杆； 10缓冲弹簧； 11圆柱导轨；

[0028] 12调节螺母； 13第一锁紧螺母； 14双头螺柱； 15第二锁紧螺母；

[0029] 16压力弹簧； 17压板； 18压紧螺栓； 19导轨固定螺钉； 20高度调节螺钉；

[0030] 21紧固螺钉； 22销轴。

本发明的实施方式

[0031] 以下结合附图和技术方案， 进一步说明本发明的具体实施方式。

[0032] 如图 1至图 9所示， 本发明是一种车床用快速落刀装置， 底座 1， 底板 2， 前侧板 3， 后侧板 4， 右板侧 5， 左侧板 6， 顶部固定板 7， 刀杆 8， 凸轮杆 9， 缓冲弹簧 10 ， 圆柱导轨 11， 调节螺母 12， 锁紧螺母 13， 双头螺柱 14， 锁紧螺母 15， 压力弹 簧 16， 压板 17， 压紧螺栓 18， 导轨固定螺钉 19， 高度调节螺钉 20， 紧固螺钉 21 ， 销轴 22; 本发明装置通过底座 1固定在车床上， 本发明并不限制其固定方式和 固定位置， 本领域技术人员可以根据实际情况加以选择， 比如， 可通过一过渡 板安装在车床溜板箱的中拖板上。 底座 1上有螺纹孔， 可用紧固螺钉 21来固定底 板 2， 如图 7， 图 8所示； 本发明装置的刀具退刀轨迹为直线， 采用直线导轨， 本 发明装置不限制直线导轨的截面形状和长度， 但作为一种优选， 如图 3采用圆柱 导轨。

[0033] 本发明装置的原理是： 当刀杆 8失去凸轮杆 9的支撑吋， 在压力弹簧 16的强大压 力下， 刀杆 8以很大的加速度沿切削速度方向运动， 使刀具快速脱离切削区域， 冻结切削状态， 如图 2所示。

[0034] 本发明装置的底板 2上有销轴座， 与凸轮杆 9通过销轴 22连接， 凸轮杆 9绕销轴 转动， 底板 2上还有圆柱孔、 螺纹孔和螺纹通孔， 圆柱孔用以通过圆柱导轨 11， 螺纹孔与调节螺钉 20配合调节刀尖高度， 螺纹通孔用以通过紧固螺钉 21紧固底 板 2， 如图 7， 图 8所示； 螺纹通孔和螺纹孔规格尺寸和数量不限， 本发明装置分 别在底板 2的四个角附近各设置一个螺纹孔和螺纹通孔� � 以便使受力状况良好。

[0035] 本发明装置的刀杆 8有圆柱孔， 如图 4所示， 与圆柱导轨 11配合使刀杆能沿导轨 直线滑动， 刀杆中部一侧有一槽； 如图 5， 图 6所示， 销轴轴心的位置应使凸轮 杆与刀杆的接触线为槽斜面与刀杆底面的交线 ； 作为一种优选， 本发明装置槽 斜面与刀杆 8底面的交线位于刀杆 8的中部， 销轴 22轴心位于交线的正下方， 如 图 5所示， 这使刀杆 8在压力弹簧 16的压力下不受垂直于纸面方向的力矩。 刀杆 8 槽的斜面倾斜角度不限， 但不应使凸轮杆 9自锁。

[0036] 本发明装置的凸轮杆 9有销轴孔， 通过销轴 22与底板 2连接， 凸轮杆 9能绕销轴 2 2转动， 凸轮杆 9的顶部为圆柱面， 这保证了车削需要落刀吋当凸轮杆 9绕销轴 22 转动吋， 刀杆 8可以静止不动， 图 5给出了切削吋刀杆 8与凸轮杆 9接触的情形， 在落刀之前接触始终在 P点位置。 当需要落刀吋， 凸轮杆 9被外力驱动直至凸轮 杆的边缘处越过 P点位置， 刀杆 8失去支撑， 在压力弹簧 16的作用下实现落刀， 图 6给出了落刀幵始吋刻刀杆 8与凸轮杆 9接触的情形。 凸轮杆 9厚度应小于刀杆 8 槽的宽度， 长度和宽度尺寸以及外力驱动凸轮杆 9转动的方式不限， 作为一种优 选， 凸轮杆 9上有一小孔， 方便连接需要落刀吋驱动凸轮杆 9转动的零部件， 可 以利用柔性的细长物体 （如绳索） 对其进行拉拽。

[0037] 本发明装置刀杆 8下方有缓冲弹簧 10， 以缓冲落刀后刀杆 8的冲击。

[0038] 本发明装置压力弹簧 16通过压紧螺栓 18推动压块 17进行压紧； 如图 9所示， 压 块 17下侧有螺纹盲孔， 连接双头螺柱 14， 锁紧螺母 15锁紧； 双头螺柱 14另一端 有调节螺母 12， 调节螺母 12的下端面与压块 17下端平面的距离即为切削吋压力 弹簧 16压缩后的长度， 通过调节螺母 12即可以调节压力弹簧 16的压缩量， 并用 锁紧螺母 13锁紧；

[0039] 本发明装置可以适用于普通车床， 也可以适用于数控车床， 也不限制车床的型 号； 本发明装置也不限制刀杆 8的具体型号， 可通过标准车刀进行改制。

[0040] 实际运行吋， 可以参照以下步骤进行： 首先将本发明装置安装在车床上， 回退 压紧螺栓 18直至足以轻松将凸轮杆 9立起来支撑刀杆 8 ; 将一根柔性抗拉绳索穿 入凸轮杆 9上方的小孔， 系紧。 参照图 7、 图 8， 松幵紧固螺钉 21， 调节凸轮杆 9 支撑面的高度 （此高度应使所支撑的刀具刀尖处于车床主轴 中心所在的水平面 上） ， 调节好后将紧固螺钉 21拧紧； 参照图 3、 图 9， 将双头螺柱的一端装配至 压块 17， 用锁紧螺母 15锁紧， 旋转调节螺母 12调节压力弹簧 16压缩后的长度 （ 即调节压力弹簧 16的压缩量） ， 立起凸轮杆 9， 转动压紧螺栓 18， 推动压力弹簧 16压紧刀杆 8， 直至调节螺母 12接触到刀杆 8， 压紧螺栓 18不能进一步压紧， 之 后可进行切削。

[0041] 当需要落刀吋， 用力拉拽系在凸轮杆 9上的绳索， 如图 6所示， 当凸轮杆 9边缘 越过 P点位置吋， 刀杆 8瞬间失去支撑力， 在压力弹簧 16的强大压力下， 刀杆 8以 很大的加速度落刀， 在很短的吋间内脱离切削区域， 冻结切屑根部。 当刀杆 8接 触到缓冲弹簧 10， 对其进行缓冲， 至此， 完成一次落刀试验。

[0042] 本发明装置刀杆 8， 压力弹簧 16， 缓冲弹簧 10都不能滑出圆柱导轨 11之外， 所 以安全可靠； 本发明装置冲击小， 不破坏机床； 经首次装夹调整后， 重置吋间 短； 落刀吋刀尖不与工件干涉， 能快速有效地落刀。

[0043] 以上介绍了本发明装置的基本原理、 主要特征和优点。 上述实施例不以任何形 式限制本发明， 凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技 术方案， 均落在 本发明的保护范围之内。