一种刀具表面微结构的鲁棒性测试装置

本发明涉及刀具表面微结构的鲁棒性测试，尤其是一种刀具表面微结构的鲁棒性测试装置。

背景技术：

1、鲁棒性测试是指利用机械装置的作用，对刀具表面微结构的耐久性和耐刮性进行测试，以获得表面微结构耐久性和耐刮性的测试方法。随着社会的发展，科学的进步，人民在日常生活中出现了大量的刀具，当刀具表面微结构的耐久性和耐刮性不好时，刀具切削工件时此时会产生剧烈的震动，影响切削性能并造成刀具的破损。

2、现如今的刀具鲁棒性测试装置没有多种测试装置集中与一体的装置，都是单个装置进行测试，则需要进行多种装置的测试时，要对单个刀具进行装夹多次，且一些列工作都需要人工操作来完成对刀具的鲁棒性测试。

3、因此，在鲁棒性测试中缺乏一定的安全性和测试精确度，同时如果使用现如今的测试方法在测试多种装置时测试效率较低。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中的问题，提供一种刀具表面微结构的鲁棒性测试装置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种刀具表面微结构的鲁棒性测试装置，包括往复运动机构、刀具转向机构、刀具夹持机构、测试机构和测试切换机构，其中：

4、往复运动机构包括可左右往复运动的滑台，滑台上设置刀具转向机构，刀具夹持机构安装在上刀具转向机构上，刀具夹持机构用于夹紧刀具，刀具转向机构用于实现刀具夹持机构的转向；

5、测试机构与刀具配合，用于对刀具进行测试，测试机构设有多种；测试切换机构包括测试基座，测试基座的轴向沿左右方向设置，测试基座的圆周方向设有多个测试机构安装面，多种测试机构分别安装在对应的测试机构安装面上；测试基座可绕中轴线旋转及锁定，使不同的测试机构面向刀具，实现测试机构的切换；

6、往复运动机构与刀具转向机构、刀具夹持机构和测试切换机构联动控制。

7、进一步的，所述往复运动机构还包括沿左右方向延伸设置的滑台导轨，滑台导轨支撑安装在基座上；所述滑台安装在滑台导轨上并与其在左右方向上滑动配合，同时还包括滑动驱动机构，滑动驱动机构驱动滑台在滑台导轨上左右往复运动。

8、进一步的，所述滑动驱动机构包括花键轴、滑动空心蜗杆、连杆蜗轮和连杆；

9、花键轴沿左右方向延伸设置，且在花键轴的一端传动连接有电机；电机通过电机支撑座支撑固定在基座上；

10、花键轴上装有空心蜗杆，空心蜗杆和花键轴径向限位和轴向滑动配合，使花键轴可带动空心蜗杆转动，并且空心蜗杆可沿花键轴轴向移动；空心蜗杆的两端设有限位座，限位座与滑台连接，且空心蜗杆与限位座转动连接；

11、连杆蜗轮转动安装在滑台上，且连杆蜗轮与空心蜗杆相啮合；连杆涡轮上固定连接有摆臂；摆臂外端部与连杆的一端转动连接，连杆的另一端与电机支撑座转动连接；

12、工作时，电机带动花键轴旋转，花键轴带动空心蜗杆旋转滑动，空心蜗杆与连杆蜗轮配合，通过连杆蜗轮上摆臂和连杆的作用就会使滑台左右往复直线运动；当达到摆臂和连杆的最大长度时，滑台运动到滑台导轨的最左端，当达到摆臂和连杆的最小长度时，滑台运动到滑台导轨的最右端。

13、进一步的，所述刀具转向机构包括伸缩杆、转向板、刀具旋转座、活动转套、锁定圆柱和锁定弹簧；

14、活动转套转动安装在滑台上，伸缩杆长度方向滑动穿过转动转套的孔处，伸缩杆头部与旋转板转动连接，转动板下端与滑台转动连接，转动板上端与刀具旋转座之间通过键连接带动旋转；同时转动板上固定设有向外伸出的凸台；

15、以刀具旋转座为中心，在滑台上设有呈圆周分布的四个圆形凹台，每个圆形凹台内部设有锁定圆柱和锁定弹簧，在每个圆形凹台的正上方，刀具旋转座的下表面均对应有弧形凹槽，弧形凹槽与锁定圆柱相配合；

16、在滑台导轨左右两端位置分别固定设有第一触发杆和第二触发杆；

17、当滑台及刀具转向机构在向最右端滑动时，第一触发杆与伸缩杆接触，伸缩杆带动旋转板旋转，进而带动刀具旋转座旋转，运动到最右端时刀具旋转结构旋转90°，并且在旋转时，每个圆形凹台中锁定圆柱和锁定弹簧先被向下压缩，直至遇到下一个弧形凹槽，随之与锁定圆柱相嵌入，实现对刀具转向机构的锁定；当滑台及刀具转向机构向最左端运动时，第二触发杆与旋转板的凸台相接触，并开始推动旋转板旋转，运动到最左端时刀具旋转结构b旋转90°，并且在旋转时，每个圆形凹台中锁定圆柱和锁定弹簧先被向下压缩，直至遇到下一个弧形凹槽，随之与锁定圆柱相嵌入，实现对刀具转向机构的锁定。

18、进一步的，所述刀具夹持机构包括夹块、夹紧弹簧、滑动架、联动夹杆和刀具夹紧底座；

19、刀具夹紧底座与刀具旋转座固定连接；

20、滑动架水平布置，并固定在刀具夹紧底座上，夹块设有两个并分别滑动安装在滑动架上，且夹块与滑动架的两端之间分别设有夹紧弹簧；

21、夹块在滑动架的配合下进行滑动，在初始位置时，通过外力扩大两个夹块的间距，压缩夹紧弹簧，去掉外力之后，通过夹紧弹簧的回弹完成对刀具的预夹紧；

22、刀具夹紧底座的中心为中空结构，中空结构处设有联动夹杆，联动夹杆与刀具夹紧底座在上下方向上导向配合；两个夹块的下端均向下延伸，并与联动夹杆为楔形配合，通过夹紧驱动结构上下移动联动夹杆带动夹块相互靠拢，实现对刀具的夹紧。

23、进一步的，所述夹紧驱动结构包括与联动夹杆固定并向下延伸的导杆，导杆的下端部设有联动夹杆底部滑块以及平行伸出的支撑圆柱；

24、还包括轨迹块，轨迹块平行放置于滑台导轨一侧，并处于刀具夹持机构的正下方处；轨迹块上设有移动轨道和支撑轨道；

25、刀具转向机构和滑台处开设通孔，导杆由通孔穿过，且联动夹杆底部滑块与移动轨道导向配合，支撑圆柱与支撑轨道导向配合；移动轨道和支撑轨道上设有初始点，初始点的轨道高度小于其余部分；

26、初始位置时，联动夹杆底部滑块以及支撑圆柱位于初始点，实现在初始位置时扩大夹块之间的距离；在滑台带动刀具转向机构和刀具夹紧机构左右滑动的过程中，联动夹杆底部滑块以及支撑圆柱上移至其余部分轨道，从而带动联动夹杆的上移，实现夹块的夹紧。

27、进一步的，所述刀具夹紧底座为六边形，与刀具旋转座上设有的内凹六边形配合并固定连接。

28、进一步的，所述测试机构包括三种测试机构，分别是刮擦测试机构、砂纸摩擦测试机构和刀划测试机构；测试基座为三角形柱面体，三角形柱面体上有三个测试机构安装面，三个测试机构分别位于三角形柱面体的三个测试机构安装面上并且固定连接。

29、进一步的，所述测试切换机构包括测试机构支撑架、压杆、双向锁杆、旋转轴、复位弹簧、锁定连杆、第一旋转头、第二旋转头、水平滑块和挡板；

30、测试机构支撑架固定在基座上，水平滑块安装在测试支撑架上与其左右滑动配合，复位弹簧左侧与测试支撑架连接，右侧与水平滑块连接；

31、压杆与测试支撑架由销轴连接形成转动配合，挡板固定在测试支撑架处用于分割压杆和水平滑块，压杆上部与旋转轴相接触；

32、旋转轴沿左右延伸并与测试机构支撑架和右侧的支撑台转动配合和轴向滑动配合；第一旋转头和第二旋转头的头部设有120°分布的斜面，第一旋转头和第二旋转头呈“头对头”设置，固定在矩形盒内部，并错开一定角度；旋转轴由第一旋转头和第二旋转头穿过；

33、旋转轴左端有呈120°分布的三个圆柱，与两个旋转头相互配合；旋转轴右侧部位通过键连接到测试基座处，且测试基座右侧与对应的支撑台之间有旋转复位弹簧；

34、双向锁杆与测试机构支撑架上下滑动配合，锁定连杆下部与水平滑块转动连接，上部与双向锁杆下端转动连接，双向锁杆上端设有卡接部，且卡接部与旋转轴卡入的截面均为正六边形；双向锁杆在锁定后，锁定旋转轴的圆周转动和轴向运动；

35、当滑台运动到左端并开始推动水平滑块处，水平滑块向左运动，挤压复位弹簧，此时拉动锁定连杆进而拉动双向锁杆，解除对测试机构的锁定；由于复位弹簧和挡板的作用，使水平滑块与压杆在起初并不接触，之后推动压杆下部向左运动，压杆上部挤压旋转轴，旋转轴向右运动，当旋转轴上的圆柱接触到第二旋转头时，由于受到挤压作用，圆柱会跟随第二旋转头的斜面运动发生旋转，旋转复位弹簧压缩当下部滑台由最左端向右运动时，旋转复位弹簧释放压力，使旋转轴先左运动，当旋转轴的圆柱与第一旋转头接触时，圆柱会跟随第一旋转头的斜面运动发生旋转，完成120°的转换；由于旋转轴的向左运动，使压杆与原运动相反，并由挡板限制压杆的旋转角度，复位弹簧回弹，使水平滑块推回起始位置，随之锁定连杆也会推动双向锁杆重新锁定旋转轴的轴向和周向上的运动。

36、进一步的，所述刮擦测试机构整体安装在测试基座的一个测试机构安装面处，刮擦测试机构包括刮擦测试基台、固定轴和刮刀，刮刀放入刮擦测试基台中，通过固定轴进行固定；

37、所述刀划测试机构整体安装在测试基座的一个测试机构安装面处，刀划测试机构包括刀划测试基台、螺杆、刀片限位套、螺杆固定座、刀片固定块和刀片，在刀划测试基台下部开有滑槽，刀片固定块与滑槽滑动配合，刀片固定在刀片固定块上，并与螺杆螺纹连接，螺杆固定座位于螺杆两端对其进行转动配合，刀片限位套在两个螺杆固定座之间，并固定在刀划测试基台下部，通过刀片限位套和螺杆与固定块的螺旋配合，将其刀片进行夹紧；

38、所述刮擦测试机构安装在测试基座的一个测试机构安装面处，刮擦测试机构包括砂纸摩擦测试基台、滑动滑轨、摩擦滑台、压缩弹簧和活塞上盖，砂纸摩擦测试基台横向部分开有三个孔，用来和摩擦滑台中的三个轴进行滑动配合，活塞上盖与摩擦滑台固定配合放入砂纸摩擦测试基台的三个孔中，并在每个孔中均放有压缩弹簧来提供砂纸摩擦时所需提供的压力，两侧滑轨与摩擦滑台滑动配合，砂纸黏附在摩擦滑台的下表面处，当刀具经过摩擦滑台下面的斜边处向上挤压摩擦滑台，摩擦滑台压缩弹簧，压缩弹簧压缩提供摩擦压力。

39、本发明的有益效果：

40、（1）本发明通过往复运动机构、刀具转向机构、刀具夹持机构、测试机构和测试切换机构的相互配合，实现了对刀具表面微结构鲁棒性的测试，实现了整套工序的循环工作。

41、本发明将多种测试机构集中在一体，并通过一系列的联动相互配合，实现了对刀具表面微结构的鲁棒性测试等一系列工序动作的协调联动控制，大大提高了更换效率，减少安全风险。

42、本发明通过往复运动机构的连续化作业，实现了刀具在测试中的夹紧和每次测试之后旋转90°的连续化作业，以及每测试两次对刀划测试、刮擦测试和砂纸摩擦测试的循环更换一系列工序动作的协调联动控制，提高了工作效率。

43、（2）本发明的往复运动机构通过空心蜗杆、连杆蜗轮、连杆和花键轴的安装位置，实现了电机转动，带动滑台在滑台导轨上的往复滑动，往复运动机构的设计实现了滑台的左右平移运动。

44、（3）本发明在滑台上处方有刀具转向机构，由滑台最左端和最右端的触发杆触发实现刀具的90°旋转，完成在测试一次后，转换90°同一机构再次测试，并配有转位锁定圆柱来保证在刀具在进行鲁棒性测试时机构的稳定性。

45、（4）刀具转向机构上表面设有内凹六边形，与刀具夹持机构的六边形刀具夹紧底座相互固定配合，从而使刀具转向机构的旋转带动刀具夹持机构。

46、（5）本发明夹紧驱动结构通过设置轨迹块，轨迹块上设有移动轨道和支撑轨道，移动轨道和支撑轨道上设有初始点，初始点的轨道高度小于其余部分，并与联动夹杆底部滑块以及支撑圆柱配合，实现在刀具往复的直线运动中自动对刀具的夹紧，减少了多次测试中对刀具的重复装夹。

47、（6）本发明中测试切换机构则是由滑台触发，然后通过挤压旋转轴，通过旋转轴和旋转头的配合发生旋转同旋转复位弹簧压缩一同实现对测试机构的更换，之后对旋转轴所固定相连的三角形柱体测试基座的轴向和周向锁定，在测试切换机构中一系列工序动作的协调联动控制，极大提高了测试工作效率。