[发明专利]负载条件下纵扭超声振动刀柄振幅测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种负载条件下纵扭超声振动刀柄振幅测量装置及方法，装置包括装设于机床工作台上的测力仪、安装在测力仪上的基座、安装在基座之上的测量平台、位于测力仪旁侧的激光测振仪、安装在机床主轴上的被测纵扭超声振动刀柄，被测纵扭超声振动刀柄的前端夹持方头棒料。对被测纵扭超声振动刀柄施加负载，激光测振仪所发出的测量激光束经直角棱镜的反射面反射后到达被测纵扭超声振动刀柄前端夹持的方头棒料端面。本发明具有结构设计新颖、便于安装及操作等特点，将亚克力板与不锈钢块分别用于承受轴向负载及径向负载，并通过直角棱镜及激光测振仪的组合，能够测得在不同负载条件下纵扭超声振动刀柄的纵向及扭转振幅。

技术领域

本发明涉及纵扭超声振动辅助加工技术领域，具体是一种负载条件下纵扭超声振动刀柄振幅测量装置及方法。

背景技术

在纵扭超声振动辅助加工过程中，随着切削速度、进给量和切削深度的改变，刀具所受到的切削力也发生改变，此时叠加在刀具上的纵扭复合超声振幅会产生变化。

当切削力过大时，纵扭复合超声振动将会受到抑制，纵向及扭转超声振幅会发生大幅度的衰减，这将会直接影响到纵扭超声振动辅助加工的加工质量。

需指出的是，由于纵扭超声振动辅助加工时的刀具会埋入被加工工件内，而目前所使用的测量负载下的纵扭超声振动刀柄振幅的方法，多采用激光测振仪、激光位移传感器等，无法直接测量纵扭超声振动辅助加工时的刀具的纵向及扭转振幅。且已有的用于在静态时测量负载下的纵扭超声振动刀柄振幅方法，无法测量轴向与径向负载时的扭转振幅，故有必要研发一种负载条件下纵扭超声振动刀柄振幅测量方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种负载条件下纵扭超声振动刀柄振幅测量装置及方法，结构设计新颖、便于安装及操作，且能够在不同负载情况下对被测纵扭超声振动刀柄的纵向、扭转超声振幅及实际负载大小进行实时测量与记录。

本发明提供了一种负载条件下纵扭超声振动刀柄振幅测量装置，包括装设于机床工作台上的测力仪、安装在测力仪上的基座、安装在基座之上的测量平台、位于测力仪旁侧的激光测振仪、安装在机床主轴上的被测纵扭超声振动刀柄，被测纵扭超声振动刀柄的前端夹持方头棒料；所述基座中央开设有方槽，方槽中固定有直角棱镜；所述测量平台中心开设有通孔，测量平台上方固定有亚克力板或不锈钢块，所述通孔正对直角棱镜，激光测振仪所发出的测量激光束经直角棱镜的反射面反射后到达被测纵扭超声振动刀柄前端夹持的方头棒料端面。

测力仪及其数据采集系统与计算机连接，移动机床主轴使纵扭超声振动刀柄对亚克力板或不锈钢块施加压力时，即可通过测力仪测得施加的负载大小及其方向。

进一步改进，所述的直角棱镜通过石蜡固定并放置在方槽中央。

进一步改进，所述的方头棒料的材料需与实际加工中所使用的刀具材料相同。

进一步改进，所述的激光测振仪被安装在能自由调节高度及角度的三脚架上，便于调整测量的位置。

进一步改进，为了保证激光能透过亚克力板，所述的亚克力板为完全透明，厚度为3mm。

进一步改进，为透过经由直角棱镜反射面所反射的由激光测振仪发射出的测量激光束，所述的通孔直径为25mm。

进一步改进，所述的测量平台和基座之间通过若干圆柱支撑块固定，测量平台上开有若干连接通孔，圆柱支撑块一端通过贯穿圆柱支撑块的螺钉与基座固定，另一端插入测量平台上的连接通孔中固定。基座通过圆柱支撑块将测量平台垫高，并为直角棱镜的放置留出足够的空间。

进一步改进，所述的亚克力板或不锈钢块通过销钉和压块固定在测量平台上。