本发明专利技术属于机械技术领域，公开了一种以伺服电机控制的丝杠导轨横、纵运动系统底座为基础，通过两端带有伺服电机的同心卡盘夹持钛合金管材，配合带有压力传感器及弹簧式力反馈压力平衡系统划痕器的钛合金管材自动化划痕装置，确保钛合金管材划痕过程不变形、划痕深度可控；提高了划痕质量，降低了劳动强度，提高了工作效率。工作效率。工作效率。
【技术实现步骤摘要】
一种钛合金管材收缩应变比测量用划痕装置
[0001]本专利技术属于机械
，涉及一种钛合金管材收缩应变比测量用划痕装置。
技术介绍
[0002]钛合金管材因其密度低、耐腐蚀、强度高等特性，在航空领域得到大规模应用。在研究钛合金管材成形工艺的过程中发现钛合金管材的变化主要出现在管壁厚度变化及管径变化。而钛合金管材的收缩应变比就是衡量上述变化程度的数值。所以在钛合金管材加工前，测量该批次钛合金管材的收缩应变比数值，并通过该数值指导零件成形工艺参数的工作是十分必要的。而钛合金管材的划痕深度及精度直接影响了收缩应变比测量的精度，导致最终的收缩应变比测量值出现较大偏差。
[0003]目前测量钛合金管材收缩应变比的方法是采用分度卡盘配合顶尖夹持，搭配位于钛合金管材侧面可滑动燕尾槽上的硬质合金划痕头制造划痕的方式。可分为划痕前准备、划痕工作、划痕后调节三个步骤。
[0004]具体操作如下：(1)划痕前准备：推动划痕装置至目标位置，旋转划痕器螺纹使其伸长并与钛合金管材外壁接触，同时对钛合金管材产生一定的压力。(2)划痕工作：通过推动划痕器在燕尾槽中滑动或者控制分度卡盘带动钛合金管材旋转至特定角度，对钛合金管材进行轴向及径向划痕操作。(3)划痕后调节：旋转划痕器螺纹使其缩回，调节划痕器位置及分度卡盘角度后再进行下一次划痕操作。
[0005]采用上述划痕方法存在以上问题：(1)采用分度卡盘及顶尖夹持的方式适用的钛合金管材尺寸范围有限。在夹持小直径的钛合金管材时，由于顶尖与钛合金管材接触范围较小，导致夹持不牢固，若增加顶尖压力，则容易对管壁造成损坏。(2)采用手动方式控制的划痕器对钛合金管材造成的压力无法精确控制，造成钛合金管材划痕深度的控制只能凭借个人经验及手感，产生的划痕深度过深会超出规定深度范围造成钛合金管材作废，划痕深度过浅会产生均匀性、清晰性较差的划痕对后期测量的精确性造成影响。(3)采用划痕器对管壁单侧施压的方式进行划痕操作时，刚度较差的薄壁钛合金管材容易受侧向压力而变形，导致径向划痕出现划痕首尾不相接的“螺旋线”、轴向划痕出现深度不均匀的现象，上述现象容易导致钛合金管材报废或试验数据精确性变差。(4)采用手动旋转、平移及加压的划痕方式划痕效率低，操作批量钛合金管材划痕时工作量较大，且容易出现人为因素造成的偏差，使得划痕尺寸及精度偏差变大，影响后续测量试验结果。
技术实现思路
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种以伺服电机控制的丝杠导轨横、纵运动系统底座为基础，通过两端带有伺服电机的同心卡盘夹持钛合金管材，配合带有压力传感器及弹簧式力反馈压力平衡系统划痕器的钛合金管材自动化划痕装置，确保钛合金管材划痕过程不变形、划痕深度可控。
[0007]一种钛合金管材收缩应变比测量用划痕装置，包括划痕器X向移动机构、划痕器Y
向移动机构、钛合金管材旋转机构、划痕工作机构、快换堵塞。
[0008]所述的划痕器X向移动机构通过X向移动伺服电机8配合X向丝杠4、X向丝母10、X向导轨2、滑块3形成可控制X向移动的机构，控制划痕器Y向移动机构及划痕工作机构的沿X向运动。
[0009]划痕器X向移动机构以底座1为基础，底座上方安装二条X向导轨2，每条X向导轨2上设有二个可沿X向滑动的滑块3，X向丝杠4位于二条X向导轨2之间的底座1上方，通过深沟球轴承A5与位于X向导轨2两端的X向基座A6及X向基座B7连接。右端的X向基座B7外侧安装有X向移动伺服电机8，通过X向基座B7内部的联轴器A9与丝杠端头连接。X向移动伺服电机8控制丝杠旋转，带动X向丝杠上的X向丝母10、X向滑块及其上方连接的Y向机构底座11沿X向移动。
[0010]所述的划痕器Y向移动机构安装在划痕器X向移动机构上方，通过Y向伺服电机17配合Y向丝杠13、Y向导轨12、滑块3及Y向右旋丝母19、Y向左旋丝母20形成可控制Y向移动的机构，控制划痕工作机构的上的划痕器及力反馈装置沿Y向相互接近或相互远离。
[0011]划痕器Y向移动机构以X向丝母10及X向导轨的滑块3上方连接的Y向机构底座11为基础，支座上方安装二条与X向垂直的Y向导轨12，每条Y向导轨12上有二个可沿Y向滑动的滑块3，Y向丝杠13位于二条Y向导轨12之间的底座上方，通过深沟球轴承B14与位于Y向导轨12两端的Y向机构支座A15与Y向机构支座B16连接。位于前端的Y向机构支座A15外侧安装有Y向移动伺服电机17，通过Y向机构支座A15内部的联轴器B18与Y向丝杠13端头连接。Y向伺服电机17可控制丝杠旋转，带动Y向丝杠13上的Y向左旋丝母19、Y向右旋丝母20、滑块3及其上方连接的划痕器底座30与力反馈底座31沿Y向相向或相离运动。
[0012]所述的钛合金管材旋转机构由主动旋转机构与被动旋转机构组成，安装在X向移动机构的X向基座A6及X向基座B7上方。主动旋转机构通过旋转伺服电机27控制三爪卡盘29绕轴线旋转。主动旋转机构与被动旋转机构之间依靠三爪卡盘29夹持钛合金管材，通过旋转伺服电机27控制钛合金管材绕轴线旋转。
[0013]主动端轴承座21位于X向基座A6上，被动端轴承座22位于X向基座B7上。主动旋转轴23通过调心球轴承25与深沟球轴承C26与主动端轴承座21连接，被动旋转轴24通过调心球轴承25与深沟球轴承C26与被动端轴承座22连接。主动旋转轴23与安装在主动端轴承座21外侧的旋转伺服电机27通过联轴器C28连接。通过安装于两个旋转轴内侧端面的三爪卡盘29可以将需要划线的钛合金管材进行夹持，并可绕钛合金管材轴向旋转。
[0014]所述的划痕工作机构包括划痕器工作端和力反馈机构。划痕器工作端与力反馈机构均位于Y向移动机构上，分别放置在钛合金管材的轴线两侧。通过Y向移动机构控制划痕工作端及力反馈机构相互靠近及相互远离，保持钛合金管材划痕过程中受力平衡，不出现弯曲变形，同时也可通过控制Y向进给量进而控制压缩弹簧38的压缩量，保证划痕过程的实际压力可控，划痕深度可控。
[0015]划痕工作机构安装在Y向移动机构上方，划痕器底座30与力反馈底座31分别与Y向右旋丝母20、Y向左旋丝母19及Y向导轨的滑块3连接，分别位于钛合金管材两侧。划痕器底座30与力反馈底座31上方分别安装有划痕器支座32及力反馈支座33。划痕器34位于划痕器支座32上，与三爪卡盘29所夹持的钛合金管材轴线等高，通过位于划痕器支座32上的导向套36导向，可沿划痕器轴线进行前后运动。力反馈杆35位于力反馈支座31上，与划痕器34同
轴，通过位于力反馈支座上的导向套36导向，可沿轴线进行前后运动。划痕器34前端为尖端用于进行划痕工作。力反馈杆35前端为螺纹，与带有内螺纹的平面端头37螺接，可通过控制两者螺接距离控制平面端头37与钛合金管材的接触量。在平面端头37侧面的螺纹孔内安装有防松螺钉40。在划痕器34及力反馈杆35远离钛合金管材一侧均制作有阶梯轴结构，位于划痕器支座32及力反馈支座33内部的压缩弹簧38一端与阶梯轴结构配合，一端与安装在支座外侧的压力传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钛合金管材收缩应变比测量用划痕装置，其特征在于：由划痕器X向移动机构、划痕器Y向移动机构、钛合金管材旋转机构、划痕工作机构、快换堵塞五部分组成；所述的划痕器X向移动机构以底座(1)为基础，底座上方安装二条X向导轨(2)，每条X向导轨(2)上设有二个可沿X向滑动的滑块(3)，X向丝杠(4)位于二条X向导轨(2)之间的底座(1)的上方，通过深沟球轴承A(5)与位于X向导轨(2)两端的X向基座A(6)及X向基座B(7)连接；右端的X向基座B(7)外侧安装有X向移动伺服电机(8)，通过X向基座B(7)内部的联轴器A(9)与丝杠端头连接；X向移动伺服电机(8)控制丝杠旋转，带动X向丝杠(4)上的X向丝母(10)、X向滑块(3)及其上方连接的Y向机构底座(11)沿X向移动；所述的划痕器Y向移动机构以X向丝母(10)及X向导轨的滑块(3)上方连接的Y向机构底座(11)为基础，支座上方安装二条与X向垂直的Y向导轨(12)，每条Y向导轨(12)上有二个可沿Y向滑动的滑块(3)，Y向丝杠(13)位于二条Y向导轨(12)之间的底座上方，通过深沟球轴承B(14)与位于Y向导轨(12)两端的Y向机构支座A(15)与Y向机构支座B(16)连接；位于前端的Y向机构支座A(15)外侧安装有Y向移动伺服电机(17)，通过Y向机构支座A(15)内部的联轴器B(18)与Y向丝杠(13)端头连接；Y向伺服电机(17)控制Y向丝杠(13)旋转，带动Y向丝杠(13)上的Y向左旋丝母(19)、Y向右旋丝母(20)、滑块(3)及其上方连接的划痕器底座(30)与力反馈底座(31)沿Y向相向或相离运动；所述的钛合金管材旋转机构由主动旋转机构与被动旋转机构组成，安装在X向移动机构的X向基座A(6)及X向基座B(7)上方；主动旋转机构通过旋转伺服电机(27)控制三爪卡盘(29)绕轴线旋转，主动端轴承座(21)位于X向基座A(6)上，被动端轴承座(22)位于X向基座B(7)上；主动旋转轴(23)通过调心球轴承(25)与深沟...
【专利技术属性】
技术研发人员：张皓，金冬岩，谢洪志，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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