本發(fā)明屬于材料加工和材料測試領(lǐng)域，涉及一種刀具，具體涉及一種在密閉環(huán)境下對材料進(jìn)行手動精密切割的刀具。

背景技術(shù)：

隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展，各種復(fù)雜的綜合性實(shí)驗(yàn)引申而出。密閉環(huán)境成了很多實(shí)驗(yàn)平臺的基本要求：比如對薄板材料的拉伸，必須用x射線取代普通應(yīng)力片，此時整個平臺需要一個密閉的空間，以防止對實(shí)驗(yàn)人員的身體傷害；又比如，對一些腐蝕實(shí)驗(yàn)，為了避免氧化作用對實(shí)驗(yàn)效果的影響，必須營造一個密閉的無氧環(huán)境。

相應(yīng)的，在實(shí)驗(yàn)的過程中進(jìn)行切割，在損傷實(shí)驗(yàn)、防氧化實(shí)驗(yàn)等等中有著顯著的需求。如果在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺中增設(shè)數(shù)控切割設(shè)備，1是成本太高，2是設(shè)備與設(shè)備之間過于擁擠難以兼容，3是每次切割需要設(shè)定坐標(biāo)系、編輯輸入程序，適用于連續(xù)的數(shù)控加工，對于切割次數(shù)較少的試驗(yàn)性切割，并不適用。

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺通過在實(shí)驗(yàn)平臺的一側(cè)開口，固定密封手套，讓操作者隔著一層塑膠手握刀具進(jìn)行切割。但是，對于切割深度、角度難以把握，同時對于操作者的經(jīng)驗(yàn)、手感要求過高，高精度的切割難以實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有便攜靈活、精密可靠等特點(diǎn)的在密閉環(huán)境下對材料進(jìn)行手動精密切割的刀具，該刀具能夠很好地嵌入式安裝進(jìn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺，匹配以巧妙的使用方法，實(shí)現(xiàn)在輻射、無氧、高壓等各種密閉環(huán)境下的切割作業(yè)。

本發(fā)明的在密閉環(huán)境下對材料進(jìn)行手動精密切割的刀具，包括透明外部套筒、刀頭、筒狀刀柄、驅(qū)動電機(jī)、帶有刻度的薄尺、尺架、定位柱、磁鐵環(huán)；

所述的外部套筒與實(shí)驗(yàn)平臺開口處固連為一體且內(nèi)部連通，刀柄豎直同軸設(shè) 置于外部套筒內(nèi)且上端與外部套筒螺紋連接，刀頭安裝于刀柄的下端，懸于實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)帶切割材料上方，驅(qū)動電機(jī)位于刀柄內(nèi)用于驅(qū)動刀頭轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)切割，在刀柄下部筒壁上開有兩列帶有刻度的卡槽，兩列卡槽位置相錯，刀柄上部沿豎直方向依次固定鑲嵌有上、下兩組磁鐵，每組含兩塊磁鐵對稱固定于刀柄兩側(cè)，在外部套筒外壁沿豎直方向套有兩個用于插入磁塊的磁鐵環(huán)，下磁鐵環(huán)內(nèi)常置有磁塊，上磁鐵環(huán)中空置，在實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)壁設(shè)有尺架，薄尺搭置于尺架上，薄尺厚度可嵌入上述的卡槽，在實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)環(huán)繞待切割材料固定有若干定位柱，所述的定位柱用于對薄尺進(jìn)行限位以測量切割長度。

上述技術(shù)方案中，所述的薄尺兩端開有定位孔，所述的定位柱上設(shè)有定位凸臺。薄尺兩端定位孔可分別與一個定位柱的定位凸臺相嵌，將薄尺架于待切割材料上方。

所述的外部套筒上端還設(shè)有階梯型的凸臺，筒狀刀柄通過外螺紋與凸臺內(nèi)螺紋連接，在筒狀刀柄頂端設(shè)有紅色標(biāo)記，外部套筒凸臺下水平臺階處設(shè)有水平刻度。

所述的兩組磁鐵中，上組磁鐵磁力大于下組磁鐵。

本發(fā)明的裝置能夠很好地嵌入式安裝進(jìn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺中，設(shè)計(jì)精妙，便攜靈活，測試精密可靠，可以實(shí)現(xiàn)在輻射、無氧、高壓等各種密閉環(huán)境下對材料的切割作業(yè)?，F(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明裝置的對比如下：

現(xiàn)有技術(shù)的不足：

1在一些需要密閉環(huán)境的材料測試實(shí)驗(yàn)中，如果使用大型的數(shù)控切割設(shè)備，成本太高，而且與其他材料測試設(shè)備相沖突、擠壓，難以安置；

2一套大型的數(shù)控切割設(shè)備，笨重且昂貴，一旦固定于一個實(shí)驗(yàn)平臺，就很難拆卸、運(yùn)用于其他實(shí)驗(yàn)平臺；

3通常想要精密切割，都要花大量的時間建立坐標(biāo)系，編寫程序代碼；

4常規(guī)手動刀具切割，無法隔著密閉的隔層；

5常見磁性技術(shù)無法精確控制刀具移動、切割；

6切割材料時，切割深度、角度難以精確把握；

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1能夠精確、自由地利用磁性技術(shù)，掌控切割刀具；

2鋸齒凹槽狀的刀身設(shè)計(jì)，提升切割深度精度；

3 360度自由角度切割材料；

4便攜耐用、方便拆卸，適用于多種實(shí)驗(yàn)平臺；

5性價比極高，可操作性極強(qiáng)，操作簡單易上手；

6豎直方向、角度切割精度都能媲美數(shù)控切割刀具設(shè)備。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的刀具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是卡槽示意圖；

圖3是尺架及薄尺示意圖；

圖4是定位柱示意圖；

圖5是切割材料示意圖。

圖中，1.實(shí)驗(yàn)臺、2.刀柄、3.刀頭、4.卡槽、5.尺架、6.薄尺、7.定位柱、8.驅(qū)動電機(jī)、9.外部套筒、10.下磁鐵環(huán)、11.上磁鐵環(huán)、12.下組磁鐵塊、13.上組磁鐵塊、14.水平刻度、15.紅色標(biāo)記、16.階梯凸臺。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

參見圖1-圖5，本發(fā)明的在密閉環(huán)境下對材料進(jìn)行手動精密切割的刀具，包括透明外部套筒、刀頭、筒狀刀柄、驅(qū)動電機(jī)、帶有刻度的薄尺、尺架、定位柱、磁鐵環(huán)；

所述的外部套筒9與實(shí)驗(yàn)平臺1開口處固連為一體且內(nèi)部連通，刀柄2豎直同軸設(shè)置于外部套筒9內(nèi)，且上端與外部套筒螺紋連接，刀頭3安裝于刀柄2的下端，懸于實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)待切割材料上方，驅(qū)動電機(jī)8位于刀柄內(nèi)用于驅(qū)動刀頭轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)切割，在刀柄2下部筒壁上開有兩列帶有刻度的卡槽4，兩列卡槽位置相錯，刀柄上部沿豎直方向依次固定鑲嵌有上下兩組磁鐵，每組包含兩塊沿刀具中軸對稱分布的強(qiáng)力磁塊，在外部套筒外壁沿豎直方向套有兩個用于插入磁塊的磁鐵環(huán)，下磁鐵環(huán)10內(nèi)常置有磁塊，上磁鐵環(huán)11中空置，在實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)壁設(shè)有尺架5，尺架頂部可通過強(qiáng)力吸盤固定懸空在實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)，用于放置薄尺6， 薄尺厚度可嵌入上述的卡槽，在實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)環(huán)繞待切割材料固定有若干定位柱7，所述的定位柱用于對薄尺進(jìn)行限位以測量切割長度。

如圖4所示，所述的薄尺兩端開有定位孔，所述的定位柱上設(shè)有定位凸臺。未使用時，薄尺架于尺架上，當(dāng)通過操縱刀柄使薄尺嵌入卡槽將薄尺通過兩端定位孔分別與一個定位柱的定位凸臺相嵌，從而可實(shí)現(xiàn)將薄尺架于待切割材料上方，以用于測量切割長度。

所述的外部套筒上端設(shè)有凸臺16，筒狀刀柄通過外螺紋與凸臺內(nèi)螺紋連接，在筒狀刀柄頂端設(shè)有紅色標(biāo)記15，外部套筒凸臺下水平臺階處設(shè)有水平刻度。

所述的兩組磁鐵中，上組磁鐵13磁力大于下組磁鐵12。外部套筒上的兩個磁鐵環(huán)中下部磁鐵環(huán)內(nèi)常置有兩塊強(qiáng)力磁鐵，分別與刀柄上部的下組磁鐵中的兩塊磁鐵塊相配合。上部磁鐵環(huán)平時不固定鑲嵌磁鐵，只有當(dāng)需要水平位移時才在其中一邊插入磁鐵塊，用于與刀柄上的上組磁鐵中的某塊磁鐵塊相配合。使用時需保持兩個磁鐵環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度一致。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，刀柄由前、中、后三部分組成，前端部分的卡槽用于豎直方向的精密定位；中間部分固定有小型驅(qū)動電機(jī)用于帶動刀頭轉(zhuǎn)動；后端部分用于整體刀具的移動與定位：

1)刀柄上端(即刀柄后部)通過螺紋與外部套筒上端配合，實(shí)現(xiàn)刀具的定位，當(dāng)?shù)毒卟挥脮r處于該狀態(tài)。需要使用時，通過旋轉(zhuǎn)外部套筒上的下磁鐵環(huán)通過磁力帶動刀柄旋轉(zhuǎn)從而使刀柄從外部套筒末端旋出，因此該刀柄上最好固定鑲嵌有4塊強(qiáng)力磁鐵，兩兩對稱，用來與外部套筒的磁鐵環(huán)配合。其中下兩塊磁鐵的磁性要大于上面兩塊磁鐵。

通過在上磁鐵環(huán)內(nèi)插入磁鐵塊，可以實(shí)現(xiàn)對刀柄水平方向的位移操控，在刀柄尾部上設(shè)計(jì)紅色標(biāo)記，在外部套筒凸臺下水平臺階處設(shè)有水平刻度，這樣可以很方便地觀察刀具整體水平方向的位移。

2)刀柄前端部分的兩列交錯排布、帶有精密刻度的卡槽，用來與薄尺配合，其作用是通過操縱刀柄使薄尺嵌入卡槽從而將薄尺從尺架移至定位柱，由于相鄰卡槽之間的間距越小，切割精度越好。為了盡可能地降低制作難度和成本，特別采用兩列卡槽交錯型排布。以同一豎直方向卡槽間隔1mm為例，最終的切割精度即可達(dá)到0.5mm。

下面以薄板二軸拉伸實(shí)驗(yàn)臺為例，介紹本發(fā)明刀具的具體工作過程。實(shí)驗(yàn)要求：高壓密封，并使用x射線進(jìn)行應(yīng)力測試。

在原有實(shí)驗(yàn)臺頂部開有一個直徑為r1的孔洞，實(shí)驗(yàn)前已將刀柄通過尾部的螺紋配合固定于外部套筒凸臺內(nèi)，并將兩個尺架懸空固定于實(shí)驗(yàn)臺內(nèi)，放置有薄尺，薄尺上兩定位孔間距L。

對于定位柱的放置，繞著原有二軸拉伸試驗(yàn)平臺，以直徑為L圓周分布若干定位柱，位置設(shè)置好后，可以通過強(qiáng)力吸盤將定位柱固定好，如：想要切割一條斜線，可以在如圖4位置擺放定位柱。

通過螺紋配合將外部套筒固定于實(shí)驗(yàn)臺頂部孔洞處，并保證了實(shí)驗(yàn)臺原有的密封性。此前，

關(guān)閉二軸拉伸機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺的密封，打開x射線、進(jìn)行二軸拉伸實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時，將下磁鐵環(huán)套入刀具的外部套筒，移動至刀柄上的下組磁鐵處實(shí)現(xiàn)對刀柄的操控。首先圓周旋轉(zhuǎn)磁鐵環(huán)，解除刀柄尾部的螺紋配合，使得刀具能夠在豎直方向、旋轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動。

刀具下降至尺架位置高度，根據(jù)需要的切割尺寸，計(jì)算、選擇對應(yīng)的卡槽。此時將上磁鐵環(huán)對應(yīng)刀柄上組磁鐵右側(cè)磁鐵塊處插入一塊磁鐵片，使得刀柄向右移動，插入薄尺。操作下磁鐵環(huán)升高刀柄，使得薄尺從尺架上取下。取下上述插入的磁鐵片，刀柄還原到原有的位置，根據(jù)需要的角度，下降刀柄，旋轉(zhuǎn)下磁鐵環(huán)，控制角度對準(zhǔn)先前固定好的兩個定位柱，實(shí)現(xiàn)精密尺寸定位。打開電源開關(guān)，實(shí)施切割作業(yè)。同樣，通過控制向上磁鐵環(huán)某一側(cè)插入磁鐵片的多少，并通過觀察外部套筒上端階梯上的水平刻度及刀柄紅色標(biāo)記，可控制刀頭水平方向的移動。

完成單次切割后，拉高刀柄，抽出插入的磁鐵片、刀具回歸初始水平位置。此時如果需要變換切割角度，則轉(zhuǎn)動刀柄再次重復(fù)以上過程。如果需要變換切割深度，則退回到尺架處，放回薄尺、重新選擇刻度卡槽。