一种可调高度垫刀器的制作方法

本发明属于车床辅助工具技术领域，尤其涉及一种可调高度垫刀器。

背景技术

目前传统车床仍然广泛应用于实践教学，普通零件批量加工生产，由于其操作简单，成本低廉，目前尚不会完全退出市场，同时由于其结构简单，功能单一并且早期设计理念落后导致其使用过程中存在诸多不便，操作繁琐从而影响加工零件精度和操作安全性、规范性，并且由于此类车床大多使用年龄较长，在其原有基础上进行结构改造既增加额外成本同时效果也不理想，所以为进一步提高车床的利用率，同时改善车床的操作便捷性和车床加工精度，进一步完善传统车床的教学功能和普通零件加工性能。针对此类问题，本发明就传统车床垫刀问题提出了一种机械装置来完善车床刀具高度调节系统，改善车床对刀操作，提高车床对刀的便捷性和精度。

目前关于高度可调节的垫刀机构结构简单，主要种类有：(1)上下两部分组成，上下两部分接触面均以阶梯纹分布，安装时相应锯齿阶梯接触产生摩擦，同时不同部位接触产生的纵向高度不同以此实现快捷的高度调节；(2)更普遍使用的传统垫刀方式，即通过增加矩形金属薄片数量来实现不同高度的调节，此类方法更为直接，只需改变垫刀片数量即可完成高度调节。上述两种方法存在着比较明显的缺点：(1)无法实现连续调节，即对应调节高度具体值为固定，无法实现微调节；(2)调节方式原始，不便捷，往往高度调节的过程要伴随刀具不断的去除安装，需要经常性调整，导致整个过程繁琐，影响精度；(3)随着使用寿命的增加两种垫刀片都会存在变形和表面锈蚀等缺陷从而造成高度调节精度下降，甚至产生形变后无法实现相应的高度调节功能。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的垫刀片的高度无法连续变化和调节不便的问题，本发明提供一种可调高度垫刀器。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种可调高度垫刀器，包括执行机构和控制机构，所述执行机构包括开口向上的下盒体、上下滑动设置在下盒体上的上盒体以及位于上盒体和下盒体之间的升降组件，所述升降组件包括升降台和转动设置在下盒体上的螺杆，所述螺杆包括一组左旋螺纹段和右旋螺纹段，所述左旋螺纹段和右旋螺纹段上均螺纹连接有螺母架，所述螺母架的底端与下盒体滑动连接，所述螺母架的顶端铰接有支架，两个所述支架远离螺母架的一端均与升降台铰接，所述升降台与上盒体的底端固定连接，所述控制机构包括齿轮减速装置，所述齿轮减速装置的输出轴与螺杆固定连接。

作为优选，所述螺杆上依次设置有两组所述的左旋螺纹段和右旋螺纹段，两组所述左旋螺纹段和右旋螺纹段上均螺纹连接有所述的螺母架，所述螺杆的数量为两根，两根所述螺杆平行设置。左旋螺纹段和右旋螺纹段的螺纹为梯形螺纹，以实现螺母架与螺纹段的自锁，两根螺杆上具有四组左旋螺纹段和右旋螺纹段，对应四个升降台，提高升降组件对实现上盒体升降功能的可靠性，提高升降台的工作面升降时的水平度，提高该垫刀器的高度调节精度。

作为优选，所述执行机构还包括从动升降组件，所述从动升降组件位于两个所述螺杆之间，所述从动升降组件包括从动升降台和两个从动螺母架，所述从动螺母架的底端与下盒体滑动连接，两个所述从动螺母架的顶端均铰接有从动支架，两个所述从动支架远离从动螺母架的一端均与从动升降台铰接，所述从动升降台与上盒体的底端固定连接，两个所述从动螺母架上均固定设置有连接板，一个所述连接板与两个所述螺杆上最左端的其中一个螺母架固定连接，另一个所述连接板与两个所述螺杆上最右端的其中一个螺母架固定连接。从动升降组件的设置，进一步提高升降组件对实现上盒体升降功能的可靠性，提高升降台的工作面升降时的水平度，提高该垫刀器的高度调节精度，且从动升降组件跟随升降组件联动，不需另外的控制机构，操作方便。

作为优选，所述连接板的数量为四个，所述连接板的一侧开设有与螺母架配合的卡槽，其另一侧开设有与从动螺母架配合的从动卡槽，四个所述连接板的从动卡槽分别与两个所述从动螺母架的两侧固定卡接，四个所述连接板的卡槽分别与对应的两个螺杆的最左端的螺母架和最右端的螺母架固定卡接。卡槽和从动卡槽分别与螺母架和从动螺母架的卡接方式易于装配，四个连接板的设置使从动升降组件受力均衡，提高从动升降组件的可靠性和运动精度。

作为优选，所述控制机构还包括固定在下盒体一侧的齿轮盒，所述齿轮盒上设置有齿轮盒端盖，所述齿轮减速装置包括一级齿轮轴、二级齿轮轴、三级齿轮轴ⅰ和三级齿轮轴ⅱ，所述一级齿轮轴上固定设置有一级主动齿轮，所述二级齿轮轴上依次固定设置有一级从动齿轮和二级主动齿轮，所述三级齿轮轴ⅰ和三级齿轮轴ⅱ上均依次固定设置有二级从动齿轮和三级主动齿轮，两个所述螺杆的一端均固定设置有三级从动齿轮，所述一级主动齿轮和一级从动齿轮啮合，所述二级主动齿轮分别与三级齿轮轴ⅰ和三级齿轮轴ⅱ上的二级从动齿轮啮合，两个所述三级主动齿轮分别与对应的三级从动齿轮啮合，所述一级主动齿轮与三级从动齿轮的传动比大于，所述二级齿轮轴、三级齿轮轴ⅰ和三级齿轮轴ⅱ的两端分别转动设置在齿轮盒和齿轮盒端盖上，所述一级齿轮轴转动穿过齿轮盒端盖。齿轮减速装置的齿轮减速传动稳定可靠，装配方便，操作便捷，成本较低。

进一步地，所述一级主动齿轮、二级主动齿轮、三级主动齿轮和三级从动齿轮的结构相同。有助于提高齿轮减速装置的稳定性，齿数相等便于传动比的计算。

进一步地，所述一级齿轮轴位于二级齿轮轴的正下方，所述三级齿轮轴ⅰ和三级齿轮轴ⅱ沿一级齿轮轴和二级齿轮轴的中心连线对称分布，所述齿轮盒内固定设置有挡板和支撑板，所述挡板与螺杆的端面接触，所述二级齿轮轴、三级齿轮轴ⅰ和三级齿轮轴ⅱ均转动穿过所述支撑板。一级齿轮轴位于二级齿轮轴的正下方，避免该垫刀器使用时齿轮减速装置影响对车床升降台的观察，影响车刀对刀的观察；挡板的设置限位螺杆沿轴向的移动，结构简单，限位可靠；支撑板的设置支撑二级齿轮轴、三级齿轮轴ⅰ和三级齿轮轴，增强结构强度。

进一步地，所述齿轮盒的下部位于下盒体的下方，所述齿轮盒靠近下盒体的一侧粘贴固定有摩擦垫；所述一级齿轮轴上设置有转动手柄，所述齿轮盒端盖上固定设置有防触碰盖，所述防触碰盖套设在转动手柄上，所述防触碰盖上螺纹连接有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的尾端与转动手柄的周面接触。该垫刀器使用时，下盒体的底面置于车床刀具台上，摩擦垫与刀具台的侧面接触，避免该垫刀器晃动，提高该垫刀器使用时的可靠性。

进一步地，所述下盒体内开设有与螺母架配合的燕尾滑槽，所述上盒体内开设有与升降台配合的限位燕尾槽。螺母架在燕尾滑槽的导向下滑动精度高，升降台与限位燕尾槽配合使得上盒体随升降台上下移动，升降台与限位燕尾槽的这种固定连接方式简单可靠，装配便捷，成本较低。

进一步地，所述下盒体内侧设置有导向槽，所述上盒体外侧设置有与导向槽配合的导向凸起，所述导向槽的顶端设置有用于限位导向凸起的挡块，所述上盒体的顶端四周向外延伸有遮挡板，所述遮挡板和上盒体的顶端配合遮住下盒体的开口。挡块的设置有效防止上盒体脱离下盒体；遮挡板和上盒体的顶端配合遮住下盒体的开口，防止灰尘、杂质等落入下盒体。

有益效果：

1.本发明可调高度垫刀器高度可连续调整：有别于传统金属薄片垫刀器，通过增加或减少金属薄片堆叠数量来实现高度的调整，其实际高度最小变化单位为金属薄片，在对刀过程中，需要不断调整薄片数量，其高度值无法实现连续变化，即其本身就存在最小误差，无法精确对刀，本发明可调高度垫刀器的升降组件，通过改变左旋螺纹段和右旋螺纹段上的螺母架的间距，将横向移动转化为纵向移动，实现升降台带动上盒体连续升降，避免高度值的阶梯变化，提高该垫刀器高度升降的精度；

2.本发明可调高度垫刀器的齿轮减速装置实现升降微调：本发明通过齿轮组实现减速，将转动手柄的转动速度放慢传递给三级从动齿轮，同时螺杆和螺母架配合也可减速，再次将速度降低，实现升降台带动上盒体缓慢移动，从而便于将刀具调节至最合适位置；

3.本发明可调高度垫刀器结构紧凑，便于操作：本发明执行机构和控制机构设计紧凑，操作时，将垫刀器置于刀具台上，将摩擦垫靠在刀具台边缘，与刀具台侧面接触，转动转动手柄，即可实现升降台的升降；

4.本发明可调高度垫刀器具备自锁功能，安全可靠：螺杆和螺母架本身具备自锁功能，在高度调节完毕后，升降台和支架便具备承载能力，此时，转动锁紧螺钉，固定转动手柄即可实现结构固定，完成刀具装夹，并且结构稳定可靠。

附图说明

图1是本发明可调高度垫刀器的立体结构示意图；

图2是本发明可调高度垫刀器的立体结构示意图(其上盒体和齿轮盒端盖示意出)；

图3是本发明可调高度垫刀器的执行机构的立体结构示意图(其中上盒体未示意出)；

图4是本发明可调高度垫刀器的上盒体一个视角的立体结构示意图；

图5是本发明可调高度垫刀器的上盒体另一个视角的立体结构示意图；

图6是本发明可调高度垫刀器的上盒体的剖视示意图；

图7是本发明可调高度垫刀器的下盒体的立体结构示意图；

图8是本发明可调高度垫刀器的升降组件的爆炸示意图；

图9是本发明可调高度垫刀器的从动升降组件的立体结构示意图；

图10是本发明可调高度垫刀器的从动升降组件的爆炸示意图；

图11是本发明可调高度垫刀器的控制机构一个视角的爆炸示意图；

图12是本发明可调高度垫刀器的控制机构另一个视角的爆炸示意图；

图13是本发明可调高度垫刀器的齿轮减速装置的立体结构示意图；

图14是本发明可调高度垫刀器的齿轮减速装置的主视示意图；

图15是本发明可调高度垫刀器的齿轮减速装置的后视示意图；

图16是本发明可调高度垫刀器的齿轮减速装置的传动简图；

图中10、执行机构，11、下盒体，111、燕尾滑槽，112、导向槽，113、挡块，12、上盒体，121、限位燕尾槽，122、导向凸起，123、遮挡板，124、缺口，13、升降组件，131、升降台，132、螺杆，133、左旋螺纹段，134、右旋螺纹段，135、螺母架，136、支架，137、转轴ⅰ、138、转轴ⅱ，14、从动升降组件，141、从动升降台，142、从动螺母架，143、从动支架，144、连接板，145、卡槽，146、从动卡槽，20、控制机构，21、齿轮盒，22、齿轮盒端盖，23、齿轮减速装置，231、定位环，232、挡板，233、支撑板，234、转动手柄，235、防触碰盖，236、锁紧螺钉，237、紧固螺钉，24、摩擦垫，100、一级齿轮轴，200、二级齿轮轴，300、三级齿轮轴ⅰ，400、三级齿轮轴ⅱ，1、三级从动齿轮，2、三级主动齿轮，3、二级从动齿轮，4、二级主动齿轮，5、一级从动齿轮，6、一级主动齿轮。

具体实施方式

实施例

如图1～10所示，一种可调高度垫刀器，包括执行机构10和控制机构20，所述执行机构10包括开口向上的下盒体11、上下滑动设置在下盒体11上的上盒体12以及位于上盒体12和下盒体11之间的升降组件13，所述升降组件13包括升降台131和转动设置在下盒体11上的螺杆132，所述螺杆132包括一组左旋螺纹段133和右旋螺纹段134，所述左旋螺纹段133和右旋螺纹段134上均螺纹连接有螺母架135，左旋螺纹段133和右旋螺纹段134的螺纹为梯形螺纹，以实现螺母架135与螺纹段的自锁，所述螺母架135的底端与下盒体11滑动连接，所述螺母架135的顶端铰接有支架136，螺母架135和支架136绕转轴ⅰ137转动，两个所述支架136远离螺母架135的一端均与升降台131铰接，两个支架136和升降台131绕转轴ⅱ138转动，所述升降台131与上盒体12的底端固定连接；为了抬高执行机构10的可靠性和升降精度，所述螺杆132上依次设置有两组所述的左旋螺纹段133和右旋螺纹段134，两组所述左旋螺纹段133和右旋螺纹段134上均螺纹连接有所述的螺母架135，所述螺杆132的数量为两根，两根所述螺杆132平行设置；所述执行机构10还包括从动升降组件14，所述从动升降组件14位于两个所述螺杆132之间，所述从动升降组件14包括从动升降台141和两个从动螺母架142，所述从动螺母架142的底端与下盒体11滑动连接，两个所述从动螺母架142的顶端均铰接有从动支架143，两个所述从动支架143远离从动螺母架142的一端均与从动升降台141铰接，所述从动升降台141与上盒体12的底端固定连接，两个所述从动螺母架142上均固定设置有连接板144，一个所述连接板144与两个所述螺杆132上最左端的其中一个螺母架135固定连接，另一个所述连接板144与两个所述螺杆132上最右端的其中一个螺母架135固定连接；所述连接板144的数量为四个，所述连接板144的一侧开设有与螺母架135配合的卡槽145，其另一侧开设有与从动螺母架142配合的从动卡槽146，四个所述连接板144的从动卡槽146分别与两个所述从动螺母架142的两侧固定卡接，四个所述连接板144的卡槽145分别与对应的两个螺杆132的最左端的螺母架135和最右端的螺母架135固定卡接。所述下盒体11内开设有与螺母架135配合的燕尾滑槽111，从动螺母架142的结构与螺母架135的结构相同也在燕尾滑槽111内滑动，所述上盒体12内开设有与升降台131配合的限位燕尾槽121。所述下盒体11内侧设置有导向槽112，所述上盒体12外侧设置有与导向槽112配合的导向凸起122，所述导向槽112的顶端设置有用于限位导向凸起122的挡块113，所述上盒体12的顶端四周向外延伸有遮挡板123，所述遮挡板123和上盒体12的顶端配合遮住下盒体11的开口。所述上盒体12上开设有与螺杆132配合的缺口124，当上盒体12向上下滑动时，缺口124用于避开螺杆132。

如图11～16所示，所述控制机构20包括齿轮减速装置23，所述齿轮减速装置23的输出轴与螺杆132固定连接。所述控制机构20还包括固定在下盒体11一侧的齿轮盒21，所述齿轮盒21上设置有齿轮盒端盖22，所述齿轮盒端盖22、齿轮盒21和下盒体11通过紧固螺钉237固定连接，所述齿轮减速装置23包括一级齿轮轴100、二级齿轮轴200、三级齿轮轴ⅰ300和三级齿轮轴ⅱ400，所述一级齿轮轴100上固定设置有一级主动齿轮6，所述二级齿轮轴200上依次固定设置有一级从动齿轮5和二级主动齿轮4，二级齿轮轴200上套设有定位环231，定位环231位于一级从动齿轮5和二级主动齿轮4之间，所述三级齿轮轴ⅰ300和三级齿轮轴ⅱ400上均依次固定设置有二级从动齿轮3和三级主动齿轮2，三级齿轮ⅰ和三级齿轮轴ⅱ400上也分别套设有定位环231，定位环231位于二级从动齿轮3和三级主动齿轮2之间，两个所述螺杆132的一端均固定设置有三级从动齿轮1，所述一级主动齿轮6和一级从动齿轮5啮合，所述二级主动齿轮4分别与三级齿轮轴ⅰ300和三级齿轮轴ⅱ400上的二级从动齿轮3啮合，两个所述三级主动齿轮2分别与对应的三级从动齿轮1啮合，所述一级主动齿轮6与三级从动齿轮1的传动比大于1，所述二级齿轮轴200、三级齿轮轴ⅰ300和三级齿轮轴ⅱ400的两端分别转动设置在齿轮盒21和齿轮盒端盖22上，所述一级齿轮轴100转动穿过齿轮盒端盖22。所述一级主动齿轮6、二级主动齿轮4、三级主动齿轮2和三级从动齿轮1的结构相同，一级主动齿轮6、二级主动齿轮4、三级主动齿轮2和三级从动齿轮1的齿数均为17，模数均为0.45，一级从动齿轮5和二级从动齿轮3的齿数分别为44和51，模数均为0.45，齿轮均选用圆柱齿轮。如图16所示，齿轮减速装置23的传动比为：

一级主动齿轮6与三级从动齿轮1的传动比大于1实现减速传动。

所述一级齿轮轴100位于二级齿轮轴200的正下方，所述三级齿轮轴ⅰ300和三级齿轮轴ⅱ400沿一级齿轮轴100和二级齿轮轴200的中心连线对称分布，所述齿轮盒21内固定设置有挡板232和支撑板233，挡板232和支撑板233通过紧固螺钉237与齿轮盒21固定连接，所述挡板232与螺杆132的端面接触，所述二级齿轮轴200、三级齿轮轴ⅰ300和三级齿轮轴ⅱ400均转动穿过所述支撑板233。所述齿轮盒21的下部位于下盒体11的下方，所述齿轮盒21靠近下盒体11的一侧粘贴固定有摩擦垫24；所述一级齿轮轴100上设置有转动手柄234，所述齿轮盒端盖22上固定设置有防触碰盖235，所述防触碰盖235套设在转动手柄234上，所述防触碰盖235上螺纹连接有锁紧螺钉236，所述锁紧螺钉236的尾端与转动手柄234的周面接触。

工作原理如下：

先将上盒体12的底面置于车床刀具台上，摩擦垫24与刀具台侧面贴合，再将刀具置于上盒体12的顶端工作面上，完成垫刀器的定位工作；

再旋动转动手柄234，转动手柄234的转动依次经一级主动齿轮6、一级从动齿轮5、二级主动齿轮4、二级从动齿轮3、三级主动齿轮2和三级从动齿轮1传动至螺杆132上，螺杆132的转动带动每组左旋螺纹段133和右旋螺纹段134上的螺母架135相互靠近或远离运动，从动螺母架142同时随螺母架135靠近或远离，当需上盒体12升高时，螺母架135相互靠近，从动螺母架142同时随螺母架135靠近，螺母架135和从动螺母架142分别沿对应的燕尾滑槽111滑动，升降台131带动上盒体12升高，此时导向凸起122沿导向槽112滑动，当需上盒体12降低时，螺母架135相互远离，从动螺母架142同时随螺母架135远离，螺母架135和从动螺母架142分别沿对应的燕尾滑槽111滑动，升降台131带动上盒体12降低，此时导向凸起122沿导向槽112滑动；

在调节上盒体12的顶端工作面高度时，持续观察刀尖位置，当到达合适高度时，停止旋动转动手柄234，螺母架135和螺纹段配合自锁，同时拧紧锁紧螺钉236，将转动手柄234锁紧定位，即上盒体12被固定住。