一种超声辅助大应变挤压切削装置，包括架板模块、超声辅助挤压模块、超声辅助刀具模块、第一超声电源和第二超声电源，架板模块固定装夹在机床刀架上，超声辅助挤压模块和超声辅助刀具模块均安装在架板模块上，第一超声电源与超声辅助挤压模块电连接，第二超声电源与超声辅助刀具模块电连接。本发明专利技术将超声振动施加于刀头和挤压块，使切屑通过扇形挤压块和刀头的间隙，切屑受挤压发生大应变变形，提高切屑的材料性能，并能够调节挤压块与刀头前刀面的间距和夹角，用于研究超声振动及挤压块与刀头前刀面的间距和夹角对切屑带材的大应变变形和材料性能的影响程度。
【技术实现步骤摘要】
一种超声辅助大应变挤压切削装置
本专利技术涉及机械加工
，具体的说，涉及一种超声辅助大应变挤压切削装置。
技术介绍
当前工业朝着小型化、微型化的方向发展，迫切需要高性能材料，因此现在已经有学者提出将传统意义上的切屑转化为高性能材料的构思。但传统减材加工过程中产生的切屑回收工艺复杂、回收成本高和回收率低，传统减材切削是直接利用刀具对工件进行切削加工的，所得到的切屑毫无用处，一般被当做废屑来处理，现有的一些超声切削装置只是单单利用超声辅助刀具切削工件，而没有加入挤压块机构，如此得到的切屑意义也不大。现有的另一些超声切削装置只是单纯的利用挤压块和刀具间的挤压作用使切屑产生应变变形，切屑带材的材料性能在一定程度上得到提高，但挤压块机构中没有耦合超声振动，且在这种装置中挤压块与刀具前刀面的间距和夹角是定死的，无法调节。研究表明超声振动及挤压块与刀头前刀面的间距和夹角极大程度影响着切屑带材的大应变变形和材料性能改变程度，因此迫切需要一种超声辅助大应变挤压切削装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超声辅助大应变挤压切削装置，本专利技术将超声振动施加于刀头和挤压块，使切屑通过扇形挤压块和刀头的间隙，切屑受挤压发生大应变变形，提高切屑的材料性能，并能够调节挤压块与刀头前刀面的间距和夹角，用于研究超声振动及挤压块与刀头前刀面的间距和夹角对切屑带材的大应变变形和材料性能的影响程度。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超声辅助大应变挤压切削装置，包括架板模块、超声辅助挤压模块、超声辅助刀具模块、第一超声电源和第二超声电源，架板模块固定装夹在机床刀架上，超声辅助挤压模块和超声辅助刀具模块均安装在架板模块上，第一超声电源与超声辅助挤压模块电连接，第二超声电源与超声辅助刀具模块电连接。架板模块包括第一背板、第二背板和第三背板，第一背板和第二背板均沿左右方向竖向设置，第三背板沿前后方向竖向设置，第一背板的左侧边与第三背板的前侧边一体成型固定连接，第二背板的右侧边固定连接在第三背板的左侧面中部，第一背板的后侧面左侧部与第三背板的右侧面前侧部之间以及第二背板的后侧面右侧部与第三背板的左侧面后侧部之间均固定连接有若干块上下并排设置的加强板，第一背板的后侧面左侧下部与第三背板的右侧面前侧下部之间一体成型固定连接有用于固定夹持在机床刀架上的L型长条夹持块。超声辅助挤压模块包括第一变幅杆、第一法兰盘、第一换能器和角度调节式挤压机构，第一变幅杆竖向设置，第二背板的前侧面右侧上部和下部均固定连接有第一水平支座，两块第一水平支座之间固定安装有两根左右并排设置的竖直导杆，第一法兰盘水平设置，第一法兰盘的后侧面一体成型固定设置有两根套管，两根套管分别对应滑动套装在两根竖直导杆上，第一变幅杆贯穿固定安装在第一法兰盘上，第一换能器固定安装在第一变幅杆的顶部，第一超声电源与第一换能器电连接，角度调节式挤压机构固定安装在第一变幅杆的底部，第二背板的前侧面安装有驱动第一法兰盘上下移动的旋转杠杆机构。角度调节式挤压机构包括挤压壳体、扇形挤压块、蜗杆和第一旋钮，挤压壳体的下侧和前侧下部均敞口，挤压壳体的顶板通过紧固螺栓固定连接在第一变幅杆的底部，扇形挤压块转动设置在挤压壳体内，挤压壳体的左侧板和右侧板的内侧面均开设有圆弧形凹槽，扇形挤压块的左侧面外边缘和右侧面外边缘均一体成型有圆弧形凸起，左右两侧的圆弧形凸起分别匹配滑动设置在左右两侧的圆弧形凹槽中，扇形挤压块的外圆周中部沿周向一体成型有轮齿，蜗杆前高后低倾斜设置在挤压壳体内，蜗杆的前端穿过并转动连接在挤压壳体的前侧板，蜗杆的后端转动安装在挤压壳体的后侧板，蜗杆与轮齿啮合传动连接，第一旋钮固定安装在蜗杆的前端，扇形挤压块的左侧面固定设置有第一指针，挤压壳体的左侧板左侧面上设置有第一圆弧形刻度盘。旋转杠杆机构包括旋转长条板、竖直丝杠、第二旋钮、第一滑块和第二滑块，旋转长条板沿左右方向设置且与第二背板平行，旋转长条板的左端一体成型设置有第二指针，旋转长条板的后侧面左侧部固定设置有第一水平插杆，旋转长条板的后侧面右侧部固定设置有旋转轴，旋转长条板的前侧面右端部固定设置有第二水平插杆，旋转轴的中心线位于第一水平插杆的中心线和第二水平插杆的中心线之间，第一水平插杆的中心线与旋转轴的中心线的间距为120mm，旋转轴的中心线与第二水平插杆的中心线的间距为2mm，第二背板的左侧部固定设置有PVC板，PVC板上开设有前后通透的圆弧形长孔，圆弧形长孔的圆心位于旋转轴的中心线上，圆弧形长孔的上端与圆弧形长孔的下端的间距为120mm，第一水平插杆滑动插接在圆弧形长孔中，旋转轴转动安装在第二背板的前侧面中部，PVC板的前侧面左侧部设置有位于圆弧形长孔左侧的第二圆弧形刻度盘，第一法兰盘的后侧面中部开设有跑道形盲孔，跑道形盲孔中插接有跑道形块，跑道形块的后侧面中部沿前后方向开设有插接圆孔，第二水平插杆转动安装在插接圆孔中，第二背板的前侧面左侧上部和下部均固定连接有第二水平支板，竖直丝杠的上下两端分别转动安装在两块第二水平支板上且位于旋转长条板的前侧，竖直丝杠的上端向上穿过上侧的第二水平支板，第二旋钮固定安装在竖直丝杠的上端，竖直丝杠穿过第一滑块并与第一滑块螺纹传动连接，旋转长条板穿过第二滑块并与第二滑块滑动连接，第二滑块的前侧面中部与第一滑块的后侧面中部通过一根沿前后方向水平设置的销轴铰接。超声辅助刀具模块包括第二变幅杆、第二法兰盘、第二换能器和刀头，第二变幅杆竖向设置，第二法兰盘水平设置，第二法兰盘的后侧面固定连接在第一背板的前侧面中部，第二变幅杆贯穿固定安装在第二法兰盘上，第二换能器固定安装在第二变幅杆的顶部，第二超声电源与第二换能器电连接，刀头固定安装在第二变幅杆的底部，扇形挤压块的底部设有与刀头的前刀面相贴合的斜面，斜面的前侧边位于扇形挤压块的圆心线上。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本专利技术的工作原理为：将L型长条夹持块固定夹持在机床刀架上，从而将整个装置固定在机床刀架上，再将第一超声电源与第一换能器电连接，第二超声电源与第二换能器电连接，调节机床刀架的位置对刀使刀头处于适合切削的位置，初始时扇形挤压块的底部斜面与刀头的前刀面相贴合，此时第二指针指向第二圆弧形刻度盘的0刻度值，根据实验需要转动第二旋钮，驱动竖直丝杠转动，竖直丝杠驱动第一滑块向下移动，第一滑块带动第二滑块向下移动，第二滑块驱动旋转长条板绕旋转轴向下转动，第一水平插杆在圆弧形长孔中滑动连接，则第二水平插杆绕旋转轴向上转动，第二水平插杆驱动第一法兰盘沿两根竖直导杆向上移动，进而调整扇形挤压块与刀头的间距，并记录第二指针指向第二圆弧形刻度盘的刻度值（第二圆弧形刻度盘的刻度值为扇形挤压块与刀头的距离），用于后续实验的对比，再转动第一旋钮，带动蜗杆转动，蜗杆与轮齿啮合传动连接，蜗杆驱动扇形挤压块在挤压壳体中沿圆弧形凹槽并绕斜面的前侧边转动，进而使扇形挤压块的底部斜面与刀头的前刀面的夹角调节至实验所需要的角度，并记录第一指针指向第一圆弧形刻度盘的角度数据，用于后续实验的对比，然后启动第一超声电源和第二超本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声辅助大应变挤压切削装置，其特征在于：包括架板模块、超声辅助挤压模块、超声辅助刀具模块、第一超声电源和第二超声电源，架板模块固定装夹在机床刀架上，超声辅助挤压模块和超声辅助刀具模块均安装在架板模块上，第一超声电源与超声辅助挤压模块电连接，第二超声电源与超声辅助刀具模块电连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种超声辅助大应变挤压切削装置，其特征在于：包括架板模块、超声辅助挤压模块、超声辅助刀具模块、第一超声电源和第二超声电源，架板模块固定装夹在机床刀架上，超声辅助挤压模块和超声辅助刀具模块均安装在架板模块上，第一超声电源与超声辅助挤压模块电连接，第二超声电源与超声辅助刀具模块电连接。
2.根据权利要求1所述的超声辅助大应变挤压切削装置，其特征在于：架板模块包括第一背板、第二背板和第三背板，第一背板和第二背板均沿左右方向竖向设置，第三背板沿前后方向竖向设置，第一背板的左侧边与第三背板的前侧边一体成型固定连接，第二背板的右侧边固定连接在第三背板的左侧面中部，第一背板的后侧面左侧部与第三背板的右侧面前侧部之间以及第二背板的后侧面右侧部与第三背板的左侧面后侧部之间均固定连接有若干块上下并排设置的加强板，第一背板的后侧面左侧下部与第三背板的右侧面前侧下部之间一体成型固定连接有用于固定夹持在机床刀架上的L型长条夹持块。
3.根据权利要求2所述的超声辅助大应变挤压切削装置，其特征在于：超声辅助挤压模块包括第一变幅杆、第一法兰盘、第一换能器和角度调节式挤压机构，第一变幅杆竖向设置，第二背板的前侧面右侧上部和下部均固定连接有第一水平支座，两块第一水平支座之间固定安装有两根左右并排设置的竖直导杆，第一法兰盘水平设置，第一法兰盘的后侧面一体成型固定设置有两根套管，两根套管分别对应滑动套装在两根竖直导杆上，第一变幅杆贯穿固定安装在第一法兰盘上，第一换能器固定安装在第一变幅杆的顶部，第一超声电源与第一换能器电连接，角度调节式挤压机构固定安装在第一变幅杆的底部，第二背板的前侧面安装有驱动第一法兰盘上下移动的旋转杠杆机构。
4.根据权利要求3所述的超声辅助大应变挤压切削装置，其特征在于：角度调节式挤压机构包括挤压壳体、扇形挤压块、蜗杆和第一旋钮，挤压壳体的下侧和前侧下部均敞口，挤压壳体的顶板通过紧固螺栓固定连接在第一变幅杆的底部，扇形挤压块转动设置在挤压壳体内，挤压壳体的左侧板和右侧板的内侧面均开设有圆弧形凹槽，扇形挤压块的左侧面外边缘和右侧面外边缘均一体成型有圆弧形凸起，左右两侧的圆弧形凸起分别匹配滑动设置在左右两侧的圆弧形凹槽中，扇形挤压块的外圆周中部沿周向一体成型有轮齿，蜗杆前高后低倾斜设置在挤压壳体内，蜗杆的前端穿过并转动连接在挤压壳体的前侧板...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛赢，王壮飞，焦锋，孙海猛，牛晶晶，楚帅震，马俊金，王晓博，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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