[发明专利]基于落锤冲击实验机的高速切削实验装置

说明书

技术领域

本发明属于金属切削领域，具体地，涉及一种基于落锤冲击实验机的高速切削实验装置。

背景技术

先进制造技术被视为提高产业竞争和增强综合国力的根本保证，而高速切削是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，是切削加工技术的发展方向，具有广阔的应用前景。高速切削机理是高速切削技术应用和发展的理论基础，对我国制造产业的发展起着举足轻重的指导作用。但是，当前对高速切削理论的研究严重滞后于工程应用，至今尚未形成比较完整的理论体系，这种状况已经严重制约了我国国民经济的快速发展。为了更好地理解高速切削机理，急需发展有效的高速切削实验装置来研究高速切削过程中的相关机理及规律。

目前切削实验主要在车床上进行，车床加工所实现的切削速度一般在几米每秒，很难实现几十甚至几百米每秒的高速切削。要获得较高的切削速度，车床的主轴转速要求必须很高，但由于安全及技术原因，目前一般机床主轴转速都不是很高。另外在车床加工中，工件的直径通常比较小，这也使得利用车床加工所获取的线切削速度往往较低，很难达到高速切削所需的要求。更为重要的是，在主轴转速大范围改变的情况下，车床加工往往会出现共震现象，导致机床剧烈颤震，从而难以获得稳态的高速切削过程。目前，也有研究人员通过轻气炮或Hopkinson压杆等气动加载装置来实现高速切削。但是，利用气动加载需要通过调整气压大小来调节切削速度，而气压大小很难精确调节，这使得切削速度不好精确控制。更为重要的是，气动加载时高压气体的爆轰过程会引起整个实验装置的震动。这种震动会影响切削精度，同时会诱发锯齿状切屑的形成，从而影响高速切削机理的研究。因此，目前急需一种有效的装置来实现高速切削，同时避免由于高速加载而引起的震动。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于落锤冲击实验机的高速切削实验装置，在实现高速正交切削的同时避免由于高速加载而引起的震动，同时可以完成切削力的高频测量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于落锤冲击实验机的高速切削实验装置，包括：落锤冲击实验机、变速单元、减程单元、切削单元和回收单元；落锤冲击实验机、减程单元、切削单元和回收单元沿同一方向依次分布；变速单元的动滑轮和定滑轮固定在落锤冲击实验机上，落锤冲击实验机的落锤和减程单元的滚轮经由绕过滑轮的钢丝绳相连；减程单元的轮架和切削单元的滑杆通过牵引钢丝绳相连；切削单元的滑杆和回收单元的固定墩通过钢索相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、能够实现高速正交切削实验，同时避免了由于高速加载而引起的震动问题。

2、利用梁式刀架和光纤光栅测量切削力，方便快捷，具有抗干扰能力强、测量精度高、采集频率超高的特点，特别适用于捕捉锯齿状切屑形成过程中切削力的高频波动情况，为高速切削机理研究提供基础。

附图说明

图1为基于落锤冲击实验机的高速切削实验装置示意图；

图2为减程单元、切削单元和回收单元局部三维示意图；

图3为切削单元三维示意图；

图中：1、落锤冲击实验机；101、机座框架；102、导轨；103、落锤；2、变速单元；201、定滑轮；202、动滑轮；203、钢丝绳；204、定向轮；3、减程单元；301、底座；302、滑道；303、滚轮；304、轮架；4、切削单元；401、牵引钢丝绳；402、滑行支座；403、滑槽；404、滑杆；405、导向键；406、工件；407、刀架支座；408、刀架；409、刀具；410、光栅；411、光纤；412、光栅光纤动态解调仪；413、计算机；5、回收单元；501、固定墩；502钢索。

具体实施方式