轉輪式車刀高度調節裝置的結構設計

01

前言

車削時，車刀刀尖應與被加（jiā）工工（gōng）件的中心軸線相等，這（zhè）樣可以保證（zhèng）車刀刀尖始終與工件外表麵最高點接觸。如果刀（dāo）尖高（gāo）於或低於工（gōng）件（jiàn）的中心軸線（xiàn），不僅（jǐn）會損（sǔn）壞車刀，還會造成較大的加工誤差，影響產品的加工質量（liàng）。因此，車（chē）刀高度調節裝置（zhì）是保（bǎo）證車床加（jiā）工精度的一係列裝置中（zhōng）的重要組成部分，也是工程技術人員應該重點研發的一類車床配件。

02

相關（guān）產品的特性

為了調（diào）節車（chē）刀的高度，工程（chéng）技術人員設計開發了各種類型的高度調節裝置，並成功應用於普通車床和數控車床，部分產品取得（dé）了良好的效果。根據該類產品研發和（hé）使用的時間（jiān）順序，車刀高度調節裝置可分為傳統型和改（gǎi）進（jìn）創新型兩大類，其特（tè）點分析如下。

傳統車刀的高度調節裝置是（shì）墊刀（dāo），高度調節方法是墊刀疊加法（fǎ）。使用緩衝刀片調節車刀高度（dù）的（de）優缺點是顯而（ér）易見的。其優點是緩衝（chōng）葉片製作簡單，製造和使用成（chéng）本低，適用性強，已得（dé）到廣泛應用。其缺點是墊刀沒有固定（dìng）的規格，使用時互換性差。使用墊刀調整車刀高度時，需要大量的準（zhǔn）備和調整時間，極大（dà）地影響了（le）工作效率。另外，如果墊刀（dāo）層數較多，會直接影響車刀的穩定性（xìng），加工時容易（yì）出現車（chē）刀的滑動和振（zhèn）動（dòng），嚴重影響加工精度，甚至造成（chéng）安全事故。

本發明主要通過設計（jì）簡單巧妙（miào）的機械結構來實（shí）現高度調節功能。目前比較成熟的結構有螺杆式（shì）和推動式兩種。

螺紋車刀高度調節裝置是對緩衝刀片高度調（diào）節的結構改（gǎi）進。原理是設計兩（liǎng）個對稱的固定塊，可以用（yòng）螺釘安裝在一個固（gù）定的單（dān）個（gè）緩衝葉片下。通（tōng）過轉動螺釘，使緩衝刀片的高度上下變化，從而實現車刀高度調節的功能（néng）[1，2]。其優點是（shì）調整精度遠高於傳統的墊刀疊加。高度調節的變量可以通過計（jì）算螺杆的旋轉（zhuǎn）角度來獲得，而（ér）不使用多層（céng）墊刀片進行疊加。它的缺點是器件的穩定性不高。因為高度調整時兩側螺絲的高度必須一致，為（wéi）了保證兩側螺絲的高度誤差（chà）不超過規定（dìng）的範（fàn）圍，需要對螺絲進行校正，否則會造成車刀的振動和跑偏。

推車刀高度調節裝置采用（yòng）兩（liǎng）個楔形滑塊配（pèi）合斜麵實現高度調（diào）節。上滑塊攜帶（dài）車刀，下滑塊在螺絲（sī）的推動（dòng）下可以滑動。上下滑塊配合斜（xié）麵的接觸位置不同，對應的車刀高度也不同[3-5]。它具（jù）有調節精度高、車刀高度連續變化、比螺旋式高度調（diào）節裝置穩定性好的優點，通過（guò）設計合理的斜麵角度可以獲得高度調節精度（dù）。它（tā）的缺點是滑塊的行程不能很長，兩（liǎng）個滑塊的（de）斜麵接觸麵積越小，裝置的整體穩定性越差，所（suǒ）以裝置的整體尺寸會受到很大的限製，適（shì）用性不高。

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

03

結構設計

本設計是一種車刀（dāo）高度（dù）調節（jiē）裝置，由連杆、支架、驅動輪、凸輪台、刀墊塊、刀架外殼和緊固螺釘組成，其結（jié）構如圖1和圖（tú）2所示。刀架殼體上設有用於緊固車刀和刀墊塊的內螺紋（wén）孔；刀架右側的壁板緊貼（tiē）凸（tū）輪台，用於定位和支撐凸輪台。凸輪台上設計有凸（tū）弧（hú）輪廓，用於與刀塊（kuài）上的凹弧輪廓形成精密配（pèi）合。墊塊用於承載車刀，其圓弧段設計有（yǒu）小圓孔與連杆（gǎn）配（pèi）合。驅動輪用於輸出（chū）扭矩。主動輪由軸支撐在支架上，主（zhǔ）動輪上還設計有小圓孔，用於與連杆配合。連杆連接驅動輪和刀墊塊（kuài）以傳遞扭矩。

04

操（cāo）作原理

驅動（dòng）輪、凸輪台和刀盤上（shàng）的圓弧設計成同心圓。驅動輪在支架上轉動，其輸出（chū）扭矩通（tōng）過連杆傳（chuán）遞給（gěi）刀墊塊。此時，刀墊塊將繞凸輪台的外弧旋轉。由於驅動輪、凸輪台和刀墊塊是同（tóng）心（xīn）圓，刀墊塊與驅動輪同角度旋轉。車刀（dāo）安裝在墊塊（kuài）上，隨著墊塊的轉動，車刀（dāo）刀尖的高度會發生變化。當刀尖調整到與工件中心軸相等時，擰緊（jǐn）墊塊的緊固螺釘，固定墊塊的角度和位置。兩個車刀緊固螺釘的軸線（xiàn）關於驅動輪的中心對稱。擰緊墊塊緊固（gù）螺釘後（hòu），擰緊兩個車刀緊固螺釘，固定車刀，實現（xiàn）車刀扭矩平衡。

刀頭的高度值和驅動輪（lún）的旋轉角度（dù）值之間的數學關係如（rú）下:

y=Arsinθ

式中（zhōng），y是車刀刀尖的（de）高度(mm)；r是驅動輪的（de）半徑(mm)；θ是主動旋轉的角度（dù）；是a y與（yǔ）rsinθ之間的相關係數。

在實踐中，隻有通過調節驅動輪（lún）的旋轉角度才能計算（suàn）出刀尖的精（jīng）確（què）高度。

05

結束語

該裝置的結構完全不同於以（yǐ）往的（de）同類產品，可以實現車刀高度的連續調節（jiē）。具有使用簡單靈活、調節精（jīng）度高、效率高、適用性強、維護成（chéng）本低的優點。這種裝置的使用需要與之相匹配的刀架設計。另外，考慮到使用中穩定（dìng）性的要求，這（zhè）種裝置不適合承受較大的切削（xuē）力和衝擊（jī）力。在未來的優化中，如何實現該器件的小型（xíng）化，進一（yī）步提高其穩定性，值得重點關注。