[发明专利]一种切削控制实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种切削控制实验装置及实验方法。该实验装置包括车床，车床上设有刀具，车床上设有测力仪，测力仪上设有三向运动平台，三向运动平台上设有划擦试样。该实验方法包括车床上安装的刀具，将三向运动平台安装在车床的测力仪上，通过机床运行过程中测力仪对划擦力的监测，由三向运动平台作出相应的移动速度调整，实现切屑控制实验。本发明的优点：基于车床搭建三向运动平台，配合测力仪，可直接应用于实际的切削实验中，并满足超精密切削加工参数的要求，有利于对实际切削过程中产生切屑的收集和研究；可以实现保留切屑于试样表面，实现单次实验、多道划擦轨迹以及等厚切深，为接近实际切削情况与切屑研究提供一种可行方法。

技术领域

本发明涉及超精密切削原理实验研究领域，具体涉及一种基于超精密车床搭建的三向微位移运动平台的切削控制实验装置及实验方法。

背景技术

超精密加工技术理念源自国外军事、航空航天领域的需求。超精密加工技术所要求的尺寸精度在微米及纳米级，表面粗糙度标准也在纳米级的范围内。其特点主要在于对加工对象尺寸、形状超精密化的要求。

超精密加工技术对加工对象、使用刀具、测量和环境条件都有很高的要求。而随着高端工业领域的发展，现阶段许多超精密加工技术指标，都已经以纳米为单位，并且仍然朝着突破纳米界限的方向发展，这也对超精密加工技术提出了更高的要求，但是在超精密加工过程中的加工环境、加工参数、切屑、切削锋刃度等因素都会对加工精度产生影响，因此对超精密切削过程的理解和材料去除机理的进一步研究，将会对超精密切削加工技术水平的提高提供有力支撑。

目前对超精密车削中产生的切屑研究有助于更深层次的理解材料去除机理。而通常切屑只能在加工结束后收集部分切屑，或为收集不同加工参数下产生的切屑，只能多次实验，增加成本和时间。为此，急需设计一种方便科学的切屑控制实验方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，目的在于提供一种切削控制实验装置及实验方法，解决现有切削实验成本高、时间长的问题。为进一步理解超精密切削过程，探究超精密切削材料去除机理，为接近实际切削情况与切屑研究提供一种可行方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种切削控制实验装置，包括车床，车床上设有刀具，车床上设有测力仪，测力仪上设有三向运动平台，三向运动平台上设有划擦试样。

进一步的，所述的车床包括X轴、Z轴和C轴，刀具设在C轴上。

进一步的，所述的X轴和测力仪设在Z轴上，C轴设在X轴上。

进一步的，所述的车床上设有真空吸盘，刀具吸附在真空吸盘上。

进一步的，所述的刀具设在刀具夹持装置上，刀具夹持装置设在车床上。

进一步的，所述的刀具为金刚石刀具。

进一步的，所述的三向运动平台为三向微位移运动平台。

进一步的，所述的测力仪与控制单元电连接，控制单元与三向运动平台电连接。

一种切削控制实验方法，包括车床上安装的刀具，将三向运动平台安装在车床的测力仪上，通过机床运行过程中测力仪对划擦力的监测，由三向运动平台作出相应的移动速度调整，实现切屑控制实验。

进一步的，所述的车床包括X轴、Z轴和C轴，在划擦时，C轴带动刀具旋转，同时控制X轴、Z轴进行X、Z向的进给，进行划擦实验。

进一步的，在划擦过程中，通过测力仪监测划擦力，进而调节三向运动平台向X、Y、Z向的移动速度，完成切屑控制实验。

进一步的，通过控制三向运动平台的X、Y、Z向移动速度，以实现多次切削、多道轨迹的划擦实验。

进一步的，通过控制三向运动平台的Y、Z向沿划擦方向移动速度，实现划擦过程中切屑保留在试样表面。