一种固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及高速切削技术领域，公开了一种固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置，刀具材料棒设置在调载减振组件上，其端部与旋转摩擦件的位置相对应；调载减振组件能够调节刀具材料棒受到的载荷并进行固体减振，带动其与旋转摩擦件进行旋转摩擦，实现刀-屑摩擦工况的模拟；注油气锁紧组件向所述调载减振组件注入液压油进行液体减振，注入过程产生的气泡也起到减振作用；测力仪能够测量刀具材料棒受到的轴向力和径向力，转化后即可得到摩擦因数。本发明专利技术能够模拟高速切削过程中高速和高温工况,抑制高速摩擦实验过程的振动,提供可调节载荷,获得刀具与工件材料棒的高速摩擦因数以及摩擦界面温度，并且能够反映刀具前刀面与新流入的切屑挤压面进行摩擦的刀-屑摩擦特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高速切削
、更具体的说、特别涉及一种固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置。
技术介绍
高速切削是材料除料加工的主流技术之一，具有高效率、高质量和低成本等优点，应用范围也日益扩大，目前德国、日本和中国等制造业发达国家都在汽车、航天航空、军事以及新兴的模具工业中广泛应用高速切削技术，从而促进了现代机械制造业的发展。技术实现与广泛应用促进了人们对高速切削机理的深入研究，同时技术实现也为高速切削机理研究提供了物质基础和实验条件。刀-屑摩擦是高速切削的两大基础行为之一，一直以来是切削机理研究的重点。在高速切削刀-屑摩擦中，摩擦界面上载荷分布不均匀、温度场分布不均匀、接触面积比例不均匀、材料变形效应不均匀等，从而导致刀-屑摩擦的复杂性和研究难度，至今其机理还有许多不清晰的地方，值得持续研究。在研究方法上，若直接采用切削方法研究刀-屑摩擦机理，影响因素对摩擦特征的作用机理就难以单独解析出来，只能给出整体效果，细节则不清。采用摩擦磨损试验机，如SRV试验机，不能进行高速实验，摩擦界面特征不能完全反应刀-屑摩擦的特征，用其研究高速切削刀-屑摩擦有其局限性。采用自行设计的高速摩擦装置，也面临着高速摩擦所带来的高频振动，影响了测试效果。因此设计一种能够模拟高速切削刀-屑摩擦特征，并且能够抑制高速摩擦振动等问题的高性能实验装置，变得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置，能够模拟高速切削过程中高速高温工况、降低高速摩擦实验过程的振动、提供可调节载荷、获得摩擦系数和摩擦界面温度。为了解决以上提出的问题，本专利技术采用的技术方案为：一种固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置，包括测力仪、调载减振组件、注油气锁紧组件、夹具组件、旋转摩擦件，其中旋转摩擦件安装在外围的车床上并作旋转运动，注油气锁紧组件与调载减振组件连接后整体通过夹具组件安装在测力仪上，所述测力仪安装在外围的车床刀塔上；刀具材料棒设置在所述调载减振组件上，其端部与旋转摩擦件的位置相对应；所述调载减振组件能够调节刀具材料棒受到的载荷并进行固体减振，递送其与旋转摩擦件进行旋转摩擦，实现刀-屑摩擦工况的模拟；所述注油气锁紧组件向所述调载减振组件注入液压油进行液体减振，注入过程产生的气泡也起到减振作用；所述测力仪能够测量刀具材料棒受到的轴向力和径向力。所述夹具组件包括后支撑座、中间支撑座、紧定螺钉一、前支撑座、中间支撑底座，其中前支撑座、中间支撑座和后支撑座依次安装在测力仪上；中间支撑座和测力仪之间还安装有中间支撑底座；所述前支撑座上加工有刀具材料棒安装孔，并设置有紧定螺钉一。所述调载减振组件包括调载螺钉、活塞盖、蝶形弹簧、活塞缸、左活塞、分离塞、右活塞；其中活塞缸上加工有与内腔相连通的注油口，其内腔分别安装有左活塞和右活塞，两者之间还设置有分离塞，分离塞与左活塞之间形成液压腔；左活塞的凸台面与活塞缸的内壁之间、右活塞的凸台面与分离塞之间分别安装有蝶形弹簧；活塞的开口端安装有活塞盖，调载螺钉水平安装在活塞盖的中部并与右活塞连接；左活塞的端部水平安装有刀具材料棒；调载减振组件的活塞缸通过前支撑座、中间支撑座以及后支撑座水平安装在测力仪上，活塞盖安装在后支撑座上，刀具材料棒的端部通过紧定螺钉一安装在前支撑座上，其端部穿过前支撑座的安装孔并与旋转摩擦件位置相对应。所述刀具材料棒通过紧定螺钉二安装在左活塞上，紧定螺钉二位于左活塞的圆周面上并处于活塞缸的外侧。所述刀具材料棒与前支撑座的安装孔之间还设置有尼龙轴套。所述注油气锁紧组件包括O型密封圈二、柱塞缸、柱塞盖、柱塞杆盖、柱塞杆；其中，柱塞杆安装在柱塞缸的内腔，柱塞盖穿过柱塞杆并安装在柱塞缸的端部开口；柱塞杆下方形成注油通道，其位于柱塞缸内的端部与柱塞缸的内部之间还设置有O型密封圈二，另一端部上设置有柱塞杆盖；所述柱塞缸安装在活塞缸的注油口上，其内腔与液压腔连通，即柱塞杆下方的注油通道与所述液压腔连通。所述柱塞杆上位于柱塞缸内的端部上加工有与所述注油通道连通的孔。所述刀具材料棒的摩擦端部圆周面上沿径向电火花加工有微孔，微孔内设置有热电偶。所述左活塞、分离塞与活塞缸内壁之间分别设置有O型密封圈一。所述右活塞与活塞缸的内壁之间设置有导向环。有益效果：1、本专利技术中旋转摩擦件的高速旋转和刀具材料棒的进给运动合成使得摩擦轨迹是个螺旋线，如此参与摩擦的旋转摩擦件一直是新表面，与高速切削过程切屑挤压面一直是新表面的特征一致，参与摩擦的刀具材料棒表面特征与高速切削过程刀具前刀面摩擦特征也一致，因此本专利技术能够很好高速切削过程的刀-屑摩擦状态。本专利技术旋转摩擦件与刀具材料接触摩擦处具有很高线速度，并且产生很高的摩擦温度，能够反映高速切削刀-屑摩擦的高速和高温特征。2、本专利技术中可以实现高速摩擦过程的低振动，即采用固、液、气三种介质的耦合减振来降低高速摩擦时产生的振动。在调载减振组件中设置有碟形弹簧，其弹簧刚度大，具有良好的减振效果；活塞缸内腔装有抗磨的液压油，液压油的不可压缩性，较高粘度加强了减振效果；同时，在注油气自锁组件中的柱塞杆端部加工有孔，孔中储存的空气在振动中可视为阻尼，将进一步降低振动。3、本专利技术采用简洁和便于操作的结构，实现了载荷可调功能。通过调载减振组件中调载螺钉旋转拧入一定导程，压缩蝶形弹簧，蝶形弹簧将压力传递到刀具材料棒上，从而实现作用在旋转摩擦件的载荷发生改变，达到载荷可调效果，调节范围在0~50N。同时，本专利技术能够通过测力仪跟踪记录刀具材料棒受到的轴向力和径向力，测量过程简单可靠。4、本专利技术安装在刀具材料棒上的热电偶可以记录测量点的温度，结合热传导有限元计算模型建立摩擦界面温度与测量点温度的关系，可推算出摩擦界面温度，从而实现了刀-屑摩擦接触表面温度的获取。附图说明图1为本专利技术摩擦装置的总体轴测图。图2为本专利技术中夹具组件的整体轴测图。图3为本专利技术中调载减振组件和注油气自锁组件的总装图。图4为本专利技术中调载减振组件和注油气自锁组件结合部的局部放大图。图5为本专利技术刀具材料棒摩擦端部的局部放大图。图6为本专利技术摩擦装置测温用热电偶的安装图。附图标记说明：1—测力仪、2—调载减振组件、3—注油气自锁组件、4—夹具组件、5—旋转摩擦件、6—内六角螺钉、7—垫片、8—螺母、9—后支撑座、10—中间支撑座、11—紧定螺钉一、12—前支撑座、13—尼龙轴套、14—联接螺钉、15—中间支撑底座、16—调载螺钉、17—活塞盖、18—导向环、19—蝶形弹簧、20—O型密封圈一、21—活塞缸、22—O型密封圈二、23—柱塞缸、24—柱塞盖、25—柱塞杆盖、26—柱塞杆、27—紧定螺钉二、28—刀具材料棒、29—左活塞、30—分离塞、31—右活塞、32—热电偶、A—气泡、B—液压油。具体实施方式为了便于理解本专利技术、下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是、本专利技术可以以许多不同的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置，其特征在于：包括测力仪（1）、调载减振组件（2）、注油气锁紧组件（3）、夹具组件（4）、旋转摩擦件（5），其中旋转摩擦件（5）安装在外围的车床上并作旋转运动，注油气锁紧组件（3）与调载减振组件（2）连接后整体通过夹具组件（4）安装在测力仪（1）上，所述测力仪（1）安装在外围的车床刀塔上；刀具材料棒（28）设置在所述调载减振组件（2）上，其端部与旋转摩擦件（5）的位置相对应；所述调载减振组件（2）能够调节刀具材料棒（28）受到的载荷并进行固体减振，递送其与旋转摩擦件（5）进行旋转摩擦，实现刀‑屑摩擦工况的模拟；所述注油气锁紧组件（3）向所述调载减振组件（2）注入液压油进行液体减振，注入过程产生的气泡也起到减振作用；所述测力仪（1）能够测量刀具材料棒（28）受到的轴向力和径向力。

【技术特征摘要】
1.一种固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置，其特征在于：包括测力仪（1）、调载减振组件（2）、注油气锁紧组件（3）、夹具组件（4）、旋转摩擦件（5），其中旋转摩擦件（5）安装在外围的车床上并作旋转运动，注油气锁紧组件（3）与调载减振组件（2）连接后整体通过夹具组件（4）安装在测力仪（1）上，所述测力仪（1）安装在外围的车床刀塔上；
刀具材料棒（28）设置在所述调载减振组件（2）上，其端部与旋转摩擦件（5）的位置相对应；所述调载减振组件（2）能够调节刀具材料棒（28）受到的载荷并进行固体减振，递送其与旋转摩擦件（5）进行旋转摩擦，实现刀-屑摩擦工况的模拟；所述注油气锁紧组件（3）向所述调载减振组件（2）注入液压油进行液体减振，注入过程产生的气泡也起到减振作用；所述测力仪（1）能够测量刀具材料棒（28）受到的轴向力和径向力。
2.根据权利要求1所述的固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置，其特征在于：所述夹具组件（4）包括后支撑座（9）、中间支撑座（10）、紧定螺钉一（11）、前支撑座（12）、中间支撑底座（15），其中前支撑座（12）、中间支撑座（10）和后支撑座（9）依次安装在测力仪（1）上；中间支撑座（10）和测力仪（1）之间还安装有中间支撑底座（15）；所述前支撑座（12）上加工有刀具材料棒（28）安装孔，并设置有紧定螺钉一（11）。
3.根据权利要求2所述的固液气减振式高速螺旋进给的摩擦装置，其特征在于：所述调载减振组件（2）包括调载螺钉（16）、活塞盖（17）、蝶形弹簧（19）、活塞缸（21）、左活塞（29）、分离塞（30）、右活塞（31）；其中活塞缸（21）上加工有与内腔相连通的注油口，其内腔分别安装有左活塞（29）和右活塞（31），两者之间还设置有分离塞（30），分离塞（30）与左活塞（29）之间形成液压腔；左活塞（29）的凸台面与活塞缸（21）的内壁之间、右活塞（31）的凸台面与分离塞（30）之间分别安装有蝶形弹簧（19）；活塞缸（21）的开口端安装有活塞盖（17），调载螺钉（16）水平安装在活塞盖（17）的中部并与右活塞（31）连接；左活塞（29）的端部水平安装有刀具材料棒（28）；
调载减振组件（2）的活塞缸（21）通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐道春，李清青，刘春剑，郝沫涵，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11