轉輪式車刀高度調節裝置的結（jié）構設計

01

前言（yán）

車削時（shí），車刀刀（dāo）尖應與被加工工件的中心軸線相等（děng），這樣可以保證車刀刀（dāo）尖始（shǐ）終與工（gōng）件外表麵最高點接觸。如果刀尖高於或低於工件的中心軸線，不僅會損（sǔn）壞車（chē）刀，還會造成較大的加工誤差，影響產（chǎn）品的加工質量。因此，車刀高度調節裝置是保證車床加（jiā）工精度的一係列裝置中的重要組成部分，也是工程技術人員應該（gāi）重點研（yán）發（fā）的（de）一類車床配件。

02

相關（guān）產品的特性

為了調節車（chē）刀的高度，工程技術（shù）人（rén）員設計開發了各種類型的高度調節裝（zhuāng）置，並成功應用於普通車床（chuáng）和數控車床，部分產品取得了良好的效果。根據該類產品研發和使用的時間順序，車刀高度調節裝置可分為傳統型和改進創新型兩大類，其特點分析如下。

傳統（tǒng）車刀的（de）高（gāo）度（dù）調節裝（zhuāng）置（zhì）是墊刀，高度調節（jiē）方法是墊刀疊加法。使（shǐ）用緩衝刀片調節車刀高度的優缺（quē）點是（shì）顯而易見（jiàn）的。其優點是緩衝葉片製作簡單，製造和使用成本低，適用性強，已得到廣泛應用。其缺（quē）點是墊刀沒有固定的規格，使用時互換性差。使用（yòng）墊刀調（diào）整（zhěng）車刀（dāo）高度時，需（xū）要大（dà）量的準備和調整時（shí）間，極大地影響了工作效率。另外，如果墊刀層數較多，會直接影響車刀的穩定性，加工時容（róng）易出（chū）現車刀（dāo）的滑動和振動，嚴（yán）重影響加工精度，甚至造成（chéng）安全事故。

本發明主要通過（guò）設計簡單巧妙的機械結構來實現（xiàn）高度調節功能（néng）。目前比較成熟的結構有螺杆式和推（tuī）動式兩種。

螺紋車刀高度調節裝（zhuāng）置是對緩衝刀片高度（dù）調節（jiē）的結構改進。原（yuán）理是設計兩個（gè）對稱的固定塊（kuài），可以用螺釘安裝在一個固定的單（dān）個緩衝葉片下。通過轉動螺釘，使緩衝刀片的高度上下變化，從而實現車刀高（gāo）度調節的功能[1，2]。其優點是調整精度遠高於傳統（tǒng）的墊刀（dāo）疊加。高度調（diào）節的變量可以通過計算螺杆的旋轉（zhuǎn）角度來獲得，而不使用多層墊刀片（piàn）進行疊加。它的缺點是器件的穩定性不高。因為高度調整時兩側螺絲（sī）的高度（dù）必須一致，為了（le）保證兩側（cè）螺絲的高度誤差不超過規定的（de）範（fàn）圍，需要對螺絲進行校正，否則（zé）會（huì）造成車刀的振動和跑偏。

推（tuī）車刀（dāo）高度調節裝置（zhì）采用兩個楔形滑塊配合（hé）斜麵實現高度調節。上（shàng）滑塊攜帶車刀，下滑塊在螺絲的推（tuī）動下可以滑動。上下（xià）滑塊配合斜麵的（de）接觸位置不同，對應的車刀高度（dù）也不同[3-5]。它具有調節精度高、車刀高度連續變化、比螺（luó）旋式高度調節裝置穩定性好（hǎo）的優點，通過（guò）設計合理的斜麵角度（dù）可以獲得高度調節精度。它的（de）缺點是滑塊的行程不能很長，兩個滑（huá）塊的斜（xié）麵接觸麵積越小，裝置的整體穩定性越差，所以裝置的整體尺寸會受到（dào）很大的限製，適用性不高（gāo）。

綜上所述，車刀的高度調節是通過設計機械結構來（lái）實現的，具有靈活性（xìng）強、調節精度高、工作效率高的（de）顯著特點，是該類裝置研發的主流方向。

03

結構設（shè）計

本設計是一種車刀高度調節裝置，由連杆、支架（jià）、驅動輪、凸輪台、刀墊塊、刀架外（wài）殼和緊固螺釘組成，其結構（gòu）如（rú）圖1和圖2所示。刀架殼體上設有用於（yú）緊固車刀和刀墊塊（kuài）的內螺紋孔；刀架右側的壁板緊貼凸輪台，用於定位和支撐凸輪台。凸輪（lún）台上設計（jì）有凸弧輪廓，用於與（yǔ）刀塊上的凹弧輪廓形（xíng）成精密配合。墊塊用於承載車刀，其圓弧（hú）段設計有小圓孔與連杆配合。驅動輪用於輸出（chū）扭矩。主動（dòng）輪由軸支撐在支架上，主動輪上還設計有小圓孔，用於（yú）與連杆配合。連杆連接驅動輪和刀墊塊以傳遞扭矩。

04

操作原理

驅動輪、凸（tū）輪台和刀盤上的圓弧設計成同心圓。驅動輪在支架上轉動，其輸出扭矩通過連杆傳遞給刀墊（diàn）塊。此時，刀（dāo）墊塊將繞凸輪（lún）台的（de）外弧旋轉。由於驅動輪、凸（tū）輪台和刀墊塊是同（tóng）心圓，刀墊塊與驅動輪（lún）同角度旋轉（zhuǎn）。車刀安裝（zhuāng）在（zài）墊塊上，隨著墊塊的轉動，車刀刀尖的高度會發生變化。當刀（dāo）尖（jiān）調整到與工件中心軸相等時，擰緊（jǐn）墊塊的緊（jǐn）固螺釘，固定墊塊的角度和位（wèi）置。兩個車刀緊固螺釘的（de）軸線（xiàn）關於驅動輪的中心對稱。擰緊墊塊緊固螺釘後，擰緊兩個車刀緊固螺釘，固（gù）定車刀，實現車刀扭矩平衡。

刀頭的高度值和驅動（dòng）輪的（de）旋轉角度值之間的數學關係如下:

y=Arsinθ

式中，y是車刀刀尖的高度(mm)；r是驅（qū）動輪的半徑(mm)；θ是主動（dòng）旋轉的角度；是a y與rsinθ之間的相（xiàng）關係數。

在實踐中，隻有通過調節驅動輪的旋轉角度才能計算出（chū）刀尖的精確高度。

05

結束語

該裝置（zhì）的結構完全不同（tóng）於以（yǐ）往的同類產品，可以實現車刀高度的連續調（diào）節（jiē）。具有使用簡（jiǎn）單靈活、調節（jiē）精度高、效率高、適用性強、維護成本低的優點。這種裝置的使用需要（yào）與之相（xiàng）匹配的刀架設計（jì）。另外，考慮（lǜ）到使用中穩定性的要（yào）求，這種（zhǒng）裝置不適合承受較大的切削力和衝擊力。在（zài）未來的優化中，如何（hé）實現該器件（jiàn）的小型化，進一步提高其穩定性（xìng），值得重（chóng）點關注。