[发明专利]一种蜂窝材料超声切削试验平台

说明书

本发明公开了一种蜂窝材料超声切削试验平台，包括：五轴运动平台，超声切削专用机械主轴装置，切削温度测量装置，超声振动性能测量装置，蜂窝材料夹持装置和切削力测量装置，其特征在于：所述超声切削专用主轴装置固定在所述五轴运动平台的A/C摆头上，所述切削力测量装置固定在所述五轴运动平台的工作台上，所述蜂窝材料夹持装置固定在所述切削力测量装置上，所述切削温度测量装置和所述超声振动性能测量装置固定在所述超声切削专用主轴装置上。本发明适用于不同类型的超声切削刀具，适用于不同规格、不同尺寸的蜂窝材料，并且试验种类多样。

技术领域

本发明涉及一种试验平台，具体地说是一种蜂窝材料超声切削试验平台。

背景技术

目前，蜂窝材料因其具有高比强度、高比刚度、优异的抗冲击、减振、吸声消声、透波、隔热性能、优良的可设计性等优点，作为极佳的高强度和超轻型结构，广泛应用于航空、航天、船舶和高速列车等领域。与此同时，由于其多孔、薄壁和弱刚度等特点，给其高质量高效率的机械加工带来很大的困难。在蜂窝材料的传统高速铣削方法基础上提出的蜂窝材料超声切削方法是解决其难加工问题的技术手段之一。在合适的超声切削加工工艺参数下进行加工才会得到高质量的蜂窝材料加工表面。而由于蜂窝材料的薄壁非连续结构和各向异性等特点，在超声切削加工过程中的切削力不恒定，超声振动系统的工作状态不恒定，且刀具的高速振动以及与蜂窝材料间的摩擦会产生一定的切削温度。为了得到合适的加工参数，需要对蜂窝材料超声切削中不同加工参数、不同切削方向和轨迹的切削力进行试验研究，并监测切削过程中的超声振幅和切削区域温度。为得到准确稳定的试验结果，需要使用大面积的蜂窝材料进行试验研究。目前尚无专用的蜂窝材料超声切削试验平台。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种蜂窝材料超声切削试验平台。本发明采用的技术手段如下：

一种蜂窝材料超声切削试验平台，包括：五轴运动平台，超声切削专用机械主轴装置，切削温度测量装置，超声振动性能测量装置，蜂窝材料夹持装置和切削力测量装置，所述超声切削专用主轴装置固定在所述五轴运动平台的A/C摆头上，所述切削力测量装置固定在所述五轴运动平台的工作台上，所述蜂窝材料夹持装置固定在所述切削力测量装置上，所述切削温度测量装置和所述超声振动性能测量装置固定在所述超声切削专用主轴装置上。

所述超声切削专用机械主轴装置包括：外套筒、内套筒、轴承端盖、大同步带轮、小同步带轮、同步带、变幅杆安装盘、超声振动系统、伺服电机、伺服电机控制系统、同步带轮中心距调节装置、超声电能传送装置、上保护罩和下保护罩；

所述外套筒通过上下设置的上角接触球轴承和下角接触球轴承与所述内套筒的上侧外壁连接，位于所述上角接触球轴承和所述下角接触球轴承之间的所述内套筒外壁上具有内套筒环形凸起，所述内套筒环形凸起的下端将所述下角接触球轴承压在位于所述外套筒上的外套筒限位凹槽，所述轴承端盖位于所述外套筒和所述内套筒的上端，所述轴承端盖具有将所述上角接触球轴承压在所述内套筒环形凸起的上端的轴承端盖压入环，所述内套筒上端设有内凹圆环，所述轴承端盖设有与所述内凹圆环构成迷宫密封结构的凸起圆环；

上下设置的所述上角接触球轴承和所述下角接触球轴承具有较小间距，实现所述外套筒与所述内套筒的轻量化，进而实现所述超声切削专用机械主轴装置的轻量化；

所述内套筒的下侧外壁设有环形内套筒外缺口，所述内套筒的下侧内壁设有环形内套筒内缺口，所述大同步带轮通过紧定螺钉套接在所述环形内套筒外缺口上并通过所述变幅杆安装盘压紧，所述变幅杆安装盘通过螺钉固定在所述内套筒的下端，所述变幅杆安装盘的上端具有伸入到所述内套筒内且外壁与所述环形内套筒内缺口贴合的变幅杆安装盘凸起，所述超声振动系统的外壁设有超声振动系统法兰，所述超声振动系统的输出端从所述变幅杆安装盘伸出，所述变幅杆安装盘凸起将所述超声振动系统法兰压在所述环形内套筒内缺口上，所述超声振动系统通过螺钉固定在所述变幅杆安装盘上；

所述超声振动系统法兰压在所述环形内套筒内缺口上，紧密布置，保证所述超声振动系统的回转精度；