一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架

1.本发明涉及机械加工领域技术领域，尤其涉及的是一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架。


背景技术：

2.随着我国经济快速发展，机械加工行业也逐渐达到世界先进水平，由于各一线工人、技术员以及科研工作者的不断努力和探索，各种先进加工技术不断涌现而来，对于各种材料的加工的技术也都在不断提升和完善。机床在切削加工时，刀具的主偏角和副偏角的大小会影响切削加工的残留面高度，因此主偏角和副偏角的大小会影响已加工表面的加工精度；此外主偏角的大小还会影响切屑的形态、切削效率、刀具寿命等等，因此主偏角的合理选择对机械加工起到了重要的作用，为此实验工作者们就需要大量的实验来确定相关加工所需的合理主偏角。
3.为了实现上述结果，大多数工作者是通过更换刀片及刀杆来改变切削加工时的主偏角；对于机械加工来说通过更换车刀及刀杆需要不断装夹更换车刀和刀杆，不仅费时费力降低生产加工效率，还增加生产制造成本；对于科研实验人员来说通过更换车刀及刀杆改变主偏角无法获得足够的主偏角实验参数水平，并且可供选择的主偏角类型少，要找到能实现多种主偏角变化的车刀更难。基于以上问题，提出一种能够实现快速更改主偏角的刀架至关重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，以实现对刀具主偏角的方便快捷调整。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，包括上下排布的上底座和下底座，所述下底座上设有顶部敞口的安装腔，上底座盖设在下底座的安装腔上方，上底座上设置有刀具安装架，上底座底部设有竖直向下延伸的支撑柱，支撑柱位于下底座的安装腔中，下底座的安装腔内设有升降驱动机构和旋转驱动机构，通过升降驱动机构带动支撑柱竖向升降，通过旋转驱动机构带动支撑柱周向旋转，下底座上还设有周向锁紧机构以及竖向锁紧机构，通过周向锁紧机构对支撑柱进行周向锁紧，通过竖向锁紧机构对支撑柱进行竖向位置的锁紧；
7.所述周向锁紧机构包括周向锁紧齿轮，周向锁紧齿轮固定在支撑柱底部，周向锁紧齿轮上设有一圈外锥齿，下底座的安装腔底壁上开有圆锥形的锁紧槽，锁紧槽内侧壁上设有一圈内锥齿，通过周向锁紧齿轮的外锥齿与锁紧槽的内锥齿相啮合，实现对位于下极限位置的支撑柱的周向锁紧。
8.作为上述刀架的优选方案，所述升降驱动机构包括升降齿轮、升降齿条、传动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、升降摇杆，传动轴和升降摇杆分别转动安装在下底座上且相互垂
直，升降摇杆一端固定安装有主动锥齿轮，升降摇杆另一端从下底座侧壁上的穿孔中伸出，从动锥齿轮和升降齿轮分别固定套装在传动轴上，从动锥齿轮与主动锥齿轮相啮合，升降齿条滑动设置在安装腔中且能沿竖向滑动，升降齿条正面与升降齿轮相啮合，升降齿条背面设有向外凸出的侧向滑块，支撑柱侧壁上开有一圈与侧向滑块相滑动配合的侧向滑槽，侧向滑块能在侧向滑槽中周向滑动，转动升降摇杆，即可带动齿条升降，进而通过升降齿条带动支撑柱以及上底座一起升降。
9.作为上述刀架的优选方案，所述旋转驱动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，蜗轮转动设置在下底座的安装腔中，蜗轮中心开有仅供支撑柱竖向滑动的滑动孔，蜗杆转动安装在下底座上，蜗杆一端从下底座侧壁上向外伸出，转动蜗杆，蜗杆会带动蜗轮旋转，蜗轮会带动支撑柱旋转。
10.作为上述刀架的优选方案，所述下底座的安装腔底部设有竖直向上延伸的导向柱，支撑柱底部开有竖向的导向槽，支撑柱的导向槽与导向柱滑动配合，实现对支撑柱竖向滑动的导向。
11.作为上述刀架的优选方案，所述竖向锁紧机构设置在下底座外侧且位于升降摇杆外围，所述竖向锁紧机构包括固定在下底座外侧的锁紧座，锁紧座上开有供升降摇杆穿出的通孔，锁紧座外端开有环形槽，环形槽内设置有环状的锁紧盘，锁紧盘一侧设有向外延伸的锁紧手柄，锁紧座一侧开有供锁紧手柄伸出并旋转的操作槽，锁紧盘外端面上设有呈平面螺纹状的螺纹凸起，锁紧座外端设有相对的两个径向滑槽，两个径向滑槽中分别滑动设置有两个锁紧滑块，锁紧滑块在面向锁紧盘的一端设有与螺纹凸起相滑动配合的多条弧形凹槽，锁紧座外端固定安装有压环，通过压环将两个锁紧滑块向内压紧，两个锁紧滑块的内端分别伸入至锁紧座的通孔中并设置有弧形压块，通过转动锁紧手柄带动锁紧盘转动，在两个锁紧滑块的弧形凹槽与锁紧盘的螺纹凸起的配合作用下，带动两个锁紧滑块相互靠近或相互远离，从而实现对升降摇杆的夹紧或松开。
12.作为上述刀架的优选方案，所述上底座与下底座顶端之间设有封闭环，封闭环通过沿周向分布的多个封闭弹簧与上底座弹性连接，通过多个封闭弹簧将封闭环始终弹性抵压在下底座顶端面上。
13.作为上述刀架的优选方案，所述升降齿条顶部设有向上凸出的顶部滑块，上底座底部开有一圈与顶部滑块相滑动配合的顶部滑槽，顶部滑块能在顶部滑槽内周向滑动。
14.作为上述刀架的优选方案，所述支撑柱外侧壁上沿周向设有多个止转凸棱，所述蜗轮中心的滑动孔内侧壁上沿周向设有多个止转凹槽，多个止转凹槽与多个止转凸棱一一对应的相配合。
15.作为上述刀架的优选方案，所述下底座顶端面设有角度刻度线，所述上底座一侧设有与角度刻度线相配合使用的指针。
16.本发明相比现有技术具有以下优点：
17.1、本发明提供的一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，其能通过旋转驱动机构带动支撑柱及其上的上底座一起周向旋转，从而带动上底座的刀具安装架上的刀具旋转，进而实现对刀具主偏角的调整，且能通过周向锁紧机构以及竖向锁紧机构分别对支撑柱的周向位置以及竖向位置进行锁紧，无须更换刀片及刀杆即可快速改变切削加工时的主偏角，不仅降低了生产加工的准备时间，降低了工人劳动强度，大大提高了生产加工效
率，降低了生产制造成本；此外，对于科研实验人员来说该刀架能够获得足够的主偏角实验参数水平，克服了因可供选择的主偏角类型少而使得实验数据不充分的缺陷，大大提高了科研实验人员实验的可靠性与准确性。
18.2、本发明提供的一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，其升降驱动机构采用一组锥齿轮机构、一组齿轮齿条机构，通过转动升降摇杆即可带动齿条升降，进而通过升降齿条带动支撑柱以及上底座一起升降，此种结构设计，操作简单、方便、快捷，且通过一组锥齿轮机构实现水平面内传动方向的改变，同时通过齿轮齿条机构实现将水平方向的传动转变为竖直方向的传动，传动平稳，布局紧凑，有效节省了布置空间。
19.3、本发明提供的一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，其周向锁紧机构采用锥齿啮合实现周向锁紧，锁紧效果好，保证了刀具的主偏角的稳定性。
20.4、本发明提供的一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，其旋转驱动机构采用蜗轮蜗杆机构，蜗轮与支撑柱之间仅能竖向滑动、不能相对转动，既满足了支撑柱的升降需求，又能实现蜗轮将旋转运动传递给支撑柱从而满足支撑柱和上底座旋转的需求。
21.5、本发明提供的一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，其竖向锁紧机构采用带平面螺纹的锁紧盘带动两个锁紧滑块相互靠近或相互远离，即可对升降摇杆进行夹紧或松开，从而实现了对支撑柱和上底座任意竖直位置的稳固锁紧；且仅需转动锁紧手柄即可实现锁紧或松开，操作方便快捷。
22.6、本发明提供的一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，其在上底座底部弹性连接有封闭环，从而能将封闭环始终弹性抵压在下底座顶端面上，有效防止了外部污染物进入至下底座的安装腔内从而破坏刀架结构，提高了刀架的使用寿命。
23.7、本发明提供的一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，其在下底座顶端面设有角度刻度线，上底座一侧设有与角度刻度线相配合使用的指针，方便了操作人员调整主偏角时能直观的读取角度，使得调整主偏角更加快速、高效及精确。
附图说明
24.图1是本发明的上底座降下时的立体图。
25.图2是本发明的上底座抬升时的立体图。
26.图3是本发明的升降驱动机构和旋转驱动机构的立体图。
27.图4是本发明的纵向剖面图。
28.图5是本发明的周向锁紧机构的立体图。
29.图6是本发明的竖向锁紧机构的立体图。
30.图7是本发明的竖向锁紧机构拿掉压环后的立体图。
31.图8是本发明的竖向锁紧机构的锁紧盘的立体图。
32.图9是本发明的竖向锁紧机构的两个锁紧滑块的立体图。
33.图10是本发明的上底盖与封闭环的立体拆分图。
34.图11是本发明的蜗轮立体图。
35.图中标号：1上底座,2下底座,3安装座,4安装腔,5刀具安装架,6封闭环,7封闭弹簧,8支撑柱,9导向柱，10导向槽，11升降齿轮,12升降齿条,13传动轴,14主动锥齿轮,15从动锥齿轮,16升降摇杆,17升降转盘,18支撑块,19支撑横杆,20导向杆,21侧向滑块,22侧向
滑槽,23顶部滑块,24顶部滑槽,25周向锁紧齿轮,26外锥齿,27锁紧槽,28内锥齿,29蜗轮,30蜗杆，31支撑杆,32安装滑块,33安装滑槽,34滑动孔,35止转凸棱,36止转凹槽,37旋转转盘,38锁紧座,39通孔,40锁紧盘，41锁紧手柄,42操作槽,43螺纹凸起,44锁紧滑块,45弧形凹槽,46压环,47弧形压块,48角度刻度线,49指针，50卡块,51卡槽。
具体实施方式
36.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
37.参见图1至图11，本实施例公开了一种用于测力仪上的快速调整刀具主偏角的刀架，包括上下排布的上底座1和下底座2，下底座2底部设有安装座3，下底座2上设有顶部敞口的安装腔4，上底座1盖设在下底座2的安装腔4上方，上底座1上设置有刀具安装架5，上底座1与下底座2顶端之间设有封闭环6，封闭环6通过沿周向分布的多个封闭弹簧7与上底座1弹性连接，封闭环6内侧壁上沿周向设有多个卡块50，上底座1外侧壁沿周向设有多个与卡块50滑块配合的卡槽51，多个卡块50与多个卡槽51一一对应的滑动配合。通过多个封闭弹簧7将封闭环6始终弹性抵压在下底座2顶端面上，有效防止了外部污染物进入至下底座2的安装腔4内从而破坏刀架结构。上底座1底部设有竖直向下延伸的支撑柱8，支撑柱8位于下底座2的安装腔4中，下底座2的安装腔4底部设有竖直向上延伸的导向柱9，支撑柱8底部开有竖向的导向槽10，支撑柱8的导向槽10与导向柱9滑动配合，实现对支撑柱8竖向滑动的导向。下底座2的安装腔4内设有升降驱动机构和旋转驱动机构，通过升降驱动机构带动支撑柱8竖向升降，通过旋转驱动机构带动支撑柱8周向旋转，下底座2上还设有周向锁紧机构以及竖向锁紧机构，通过周向锁紧机构对支撑柱8进行周向锁紧，通过竖向锁紧机构对支撑柱8进行竖向位置的锁紧。
38.升降驱动机构包括升降齿轮11、升降齿条12、传动轴13、主动锥齿轮14、从动锥齿轮15、升降摇杆16，传动轴13和升降摇杆16分别转动安装在下底座2上且相互垂直，升降摇杆16一端固定安装有主动锥齿轮14，升降摇杆16另一端从下底座2侧壁上的穿孔中伸出并设置有升降转盘17，升降摇杆16安装主动锥齿轮14的一端为内端，升降摇杆16的内端转动支撑在一个支撑块18上，支撑块18底部固定在安装腔4底壁上。从动锥齿轮15和升降齿轮11分别固定套装在传动轴13上，从动锥齿轮15与主动锥齿轮14相啮合，升降齿条12滑动设置在安装腔4中且能沿竖向滑动，安装腔4中设有支撑横杆19，支撑横杆19上固定有竖直的导向杆20，升降齿条12滑动套装在导向杆20上，设置导向杆20对升降齿条12竖向移动进行导向，使得升降齿条12上下移动过程更加稳定可靠。升降齿条12正面与升降齿轮11相啮合，升降齿条12背面设有向外凸出的侧向滑块21，支撑柱8侧壁上开有一圈与侧向滑块21相滑动配合的侧向滑槽22，侧向滑块21能在侧向滑槽22中周向滑动；升降齿条12顶部设有向上凸出的顶部滑块23，上底座1底部开有一圈与顶部滑块23相滑动配合的顶部滑槽24，顶部滑块23能在顶部滑槽24内周向滑动，其中，侧向滑块21和顶部滑块23均采用t形滑块，相应的，侧向滑槽22和顶部滑槽24均采用横截面呈t形的滑槽。转动升降摇杆16外端的升降转盘17，即可带动齿条升降，进而通过升降齿条12带动支撑柱8以及上底座1一起升降。
39.周向锁紧机构包括周向锁紧齿轮25，周向锁紧齿轮25固定在支撑柱8底部，周向锁
紧齿轮25上设有一圈外锥齿26，下底座2的安装腔4底壁上开有圆锥形的锁紧槽27，锁紧槽27内侧壁上设有一圈内锥齿28，通过周向锁紧齿轮25的外锥齿26与锁紧槽27的内锥齿28相啮合，实现对位于下极限位置的支撑柱8的周向锁紧。其中，外锥齿26和内锥齿28采用斜齿锁紧效果更好。
40.旋转驱动机构包括相互啮合的蜗轮29和蜗杆30，蜗轮29转动设置在下底座2的安装腔4中，具体的，蜗轮29底部开有一圈环形的安装滑槽33，蜗轮29通过下方的若干支撑杆31进行支撑，各个支撑杆31底部固定在下底座2的安装腔4底壁上，各个支撑杆31顶部设有安装滑块32，支撑杆31顶部的安装滑块32与蜗轮29底部的安装滑槽33滑动配合，安装滑块32能相对于安装滑槽33周向滑动，从而实现蜗轮29在安装腔4内的转动安装；其中，安装滑块32采用t形滑块，相应的，安装滑槽33采用横截面呈t形的滑槽。蜗轮29中心开有仅供支撑柱8竖向滑动的滑动孔34，支撑柱8外侧壁上沿周向设有多个止转凸棱35，蜗轮29中心的滑动孔34内侧壁上沿周向设有多个止转凹槽36，多个止转凹槽36与多个止转凸棱35一一对应的相配合，使得支撑柱8与蜗轮29之间不能相对转动、仅能竖向滑动。蜗杆30转动安装在下底座2上，蜗杆30一端从下底座2侧壁上向外伸出并设置有旋转转盘37，转动蜗杆30外端的旋转转盘37，蜗杆30会带动蜗轮29旋转，蜗轮29会带动支撑柱8旋转。
41.竖向锁紧机构设置在下底座2外侧且位于升降摇杆16外围，竖向锁紧机构包括固定在下底座2外侧的锁紧座38，锁紧座38上开有供升降摇杆16穿出的通孔39，锁紧座38外端开有环形槽，环形槽内设置有环状的锁紧盘40，锁紧盘40一侧设有向外延伸的锁紧手柄41，锁紧座38一侧开有供锁紧手柄41伸出并旋转的操作槽42，锁紧盘40外端面上设有呈平面螺纹状的螺纹凸起43，锁紧座38外端设有相对的两个径向滑槽，两个径向滑槽中分别滑动设置有两个锁紧滑块44，锁紧滑块44在面向锁紧盘40的一端设有与螺纹凸起43相滑动配合的多条弧形凹槽45，锁紧座38外端固定安装有压环46，通过压环46将两个锁紧滑块44向内压紧，压环46内侧在对应两个锁紧滑块44的部位也开有供两个锁紧滑块44径向滑动的两个径向滑槽。两个锁紧滑块44的内端分别伸入至锁紧座38的通孔39中并设置有弧形压块47，通过转动锁紧手柄41带动锁紧盘40转动，在两个锁紧滑块44的弧形凹槽45与锁紧盘40的螺纹凸起43的配合作用下，带动两个锁紧滑块44相互靠近或相互远离，从而实现对升降摇杆16的夹紧或松开。
42.下底座2顶端面设有角度刻度线48，上底座1一侧设有与角度刻度线48相配合使用的指针49，本实施例中，指针49设置在与上底座1弹性连接的封闭环6上。
43.使用时，将刀具安装在刀具安装架5上，然后将该刀架的安装座3安装在机床上的测力仪上。切削加工过程中，若需更改刀具的主偏角，首先通过竖向锁紧机构松开升降摇杆16，转动升降转盘17，通过升降驱动机构带动升降齿条12向上移动，升降齿条12带动支撑柱8和上底座1一起上移，直至支撑柱8底部的周向锁紧齿轮25抬升完全离开锁紧槽27的内锥齿28，此时支撑柱8的周向运动解锁，并通过竖向锁紧机构夹紧升降摇杆16，使得支撑柱8及上底座1被锁紧停留在该竖向位置上；再转动旋转转盘37，通过蜗轮蜗杆机构带动支撑柱8及其上的上底座1一起水平转动，进而带动刀具水平转动，即可实现对刀具主偏角的快速调整，并可根据指针49与角度刻度线48配合，直观、准确的读取转动角度。当刀具调整到需要的主偏角时，通过竖向锁紧机构再次松开升降摇杆16，反向转动升降转盘17，通过升降驱动机构带动升降齿条12向下移动，升降齿条12带动支撑柱8和上底座1一起下移至初始位置，
此时支撑柱8底部的周向锁紧齿轮25与锁紧槽27的内锥齿28重新啮合，即实现了支撑柱8周向位置的锁紧，从而实现了刀具主偏角位置的锁紧；同时再次通过竖向锁紧机构夹紧升降摇杆16，将支撑柱8锁定在该下极限位置上，即完成了刀具主偏角的快速调整与锁定。
44.该刀架因其特有的结构，使得机床在加工时不用更换刀片及刀杆即可快速改变切削加工时的主偏角，不仅降低了生产加工的准备时间，降低了工人劳动强度，大大提高了生产加工效率，同时还降低了生产制造成本；对于科研实验人员来说该刀架能够获得足够的主偏角实验参数水平，避免了因可供选择的主偏角类型少而使得实验数据不充分的缺点，极大提高了科研实验人员实验的可靠性与准确性。
45.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。