一种叠层材料切削性能测试装置，其特征在于，包括：装夹调整机构包括调整部和夹具；切削机构，用于对叠层材料进行切削，包括刀具部和驱动部；测试机构，用于测试并记录切削过程中叠层材料的切削力和温度的变化信息，其中，调整部设置用于调整叠层材料在竖直面上的位置和角度，夹具设置在调整部上，用于固定叠层材料，刀具部，用于对叠层材料进行切削，驱动部，用于驱动刀具部进行直线运动，作为切削过程中的主运动。一种叠层材料切削性能测试方法，可以使用上述的叠层材料切削性能测试装置完成对叠层材料的切削性能测试，并便于操作者区分叠层材料的不同层及界面的材料性能差异。叠层材料的不同层及界面的材料性能差异。叠层材料的不同层及界面的材料性能差异。
【技术实现步骤摘要】
一种叠层材料切削性能测试装置和方法
[0001]本专利技术涉及一种材料切削加工测试领域，具体涉及一种一种叠层材料切削性能测试装置和方法。
技术介绍
[0002]随着现代制造业的迅猛发展，航空、航天等国家重大工程的建设与发展，对零件的料及加工性能提出了一系列前所未有的性能要求，由钛合金、铝合金、镁合金等轻质合金叠加形成的叠层材料凭借其低密度、高强度、高耐磨性、强高温抗腐蚀性的特点，为国家重大工程顺利实施提供了支撑。但在叠层材料的切削过程中，由于不同材料层间的性能差异现象，导致切削过程中刀具磨损量大和被加工表面粗糙度难控制的问题，因此，需要从材料层状切削性能出发，研究叠层合金基础材料、材料界面、材料构件的力热行为，探究叠层材料及界面的切削过程中弹塑性突变规律，为切削刀具设计、切削工艺参数优化等提供依据。
[0003]在现有技术中，通过材料的基础试验可以获取其力学性能、微观界面等宏微观特性，从而能够借助本构模型、有限元分析等方法来实现加工过程的建模仿真，但是针对叠层材料中不同材料层和界面层材料的切削特性，仍然无法鉴别不同材料层和界面层材料的材料性能，现有技术中还存在以下技术缺点：针对不同材料区域，要进行多次切削测试，不易区分叠层材料的不同层及界面的材料性能差异；无法测试到在刀具作用在未变形切削厚度过程中的切削力、热及成屑变化；振动高频振动相关的试验，无法直接测试切削振动作用下的叠层材料切削性能变化，需要借助振动辅助施加装置实现。
技术实现思路
[0004]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种叠层材料切削性能测试装置，为此，提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种叠层材料切削性能测试装置，具有这样的特征，包括：装夹调整机构包括调整部和夹具；切削机构，用于对叠层材料进行切削，包括刀具部和驱动部；测试机构，用于测试并记录切削过程中叠层材料的切削力和温度的变化信息，其中，调整部设置用于调整叠层材料在竖直面上的位置和角度，夹具设置在调整部上，用于固定叠层材料，刀具部，用于对叠层材料进行切削，驱动部，用于驱动刀具部进行直线运动，作为切削过程中的主运动。
[0006]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，调整部平台包括X
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Y微动平台和R轴分度台，X
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Y微动平台用于通过调整自身在竖直面上X
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Y坐标系下的位置坐标进而调整叠层材料在竖直面上的位置，其中，X方向为竖直方向，Y方向为水平方向，R轴分度台用于通过粗调自身在竖直面上的粗调旋转角度进而粗调叠层材料在竖直面上的旋转角度，并且R轴分度台记录粗调旋转角度。
[0007]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，调整部还包括两个位置螺旋测微仪和一个角度螺旋测微仪，两个位置螺旋测微仪均设置在X
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Y微动平台上，用于分别带动X
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Y微动平台在X方向和Y方向进行微小尺寸的移动，并分别记录X
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Y微动平台在X方向和Y方向上的位移量，角度螺旋测微仪设置在R轴分度台上，用于通过精调R轴分度台在竖直面上的精调旋转角度进而精调叠层材料在竖直面上的旋转角度，并记录R轴分度台的精调旋转角度。
[0008]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，驱动部包括导轨、滑块以及高速直线电机，导轨中间具有导向槽，滑块的底部具有和导向槽相适配的导向块，滑块设置在导轨上，高速直线电机设置在滑块上，用于通过驱动滑块在导轨上进行直线运动，从而带动刀具部进行直线运动。
[0009]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，刀具机构包括刀具、刀具槽以及压电陶瓷，刀具用于对叠层材料进行切削，压电陶瓷的前端与刀具的末端连接，压电陶瓷的末端有外螺纹，刀具槽具有和压电陶瓷末端的外螺纹相适配的螺纹孔，压电陶瓷的末端通过螺纹孔可伸缩地固定在刀具槽内。
[0010]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，刀具的末端具有连接槽和刀具螺栓孔，连接槽和刀具螺栓孔互相垂直，压电陶瓷的前端具有凸起块，凸起块与连接槽相适配，且凸起块对应刀具螺栓孔的位置上有通孔，连接槽和凸起块的连接对左右方向上进行限位，刀具螺栓孔和通孔通过螺栓连接对前后方向上进行限位。
[0011]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，压电陶瓷根据切削速度进行相对应的伸缩运动。
[0012]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，压电陶瓷根据切削深度进行相对应的切深动作变化。压电陶瓷根据切削深度进行相对应的切深动作变化。
[0013]在本专利技术提供的叠层材料切削性能测试装置中，还可以具有这样的特征：其中，测试机构包括测力仪和热电偶，测力仪设置在调整部上，用于测量并记录切削过程中叠层材料切削力的变化信息，热电偶设置在叠层材料上，用于测量并记录切削过程中叠层材料温度的变化信息。
[0014]本专利技术提供了一种叠层材料切削性能测试方法，具有这样的特征，采用上述的叠层材料切削性能测试装置，包括以下步骤：步骤S1，通过夹具将叠层材料固定在调整平台上；步骤S2，通过调整部对叠层材料进行调整，使得单层材料到达切削位；步骤S3，通过驱动机构带动刀具机构对叠层材料进行单层材料的水平切削，采用不同的切削速度，对应得到切削叠层材料的单层材料的切削力和温度信息，分析得到单层材料的切削性能；步骤S4，重复步骤S3，直至通过分析得到的切削性能确定切削单层材料最佳切削速度；步骤S5，通过调整部对叠层材料进行调整，使得界面层材料到达切削位；步骤S6，通过驱动部带动刀具部对叠层材料进行界面层材料的水平切削，采用不同的切削速度，对应得到切削叠层材料的界面层材料的切削力和温度信息，分析得到界面层材料的切削性能；步骤S7，重复步骤S6，直至通过分析得到的切削性能确定切削界面层材料最佳切削速度；步骤S8，通过调整部对叠层材料进行调整，使得不同材料层依次到达切削位；步骤S9，通过驱动部带动刀具部对叠层材料进行不同材料层的水平切削，采用不同的切削速度，对应得到切削叠层材料的不同材料层的切削力和温度信息，分析得到不同材料层的切削性能；步骤S10，重复步骤S6，直至通
过分析得到的切削性能确定切削不同材料层最佳切削速度；步骤S11，根据不同材料厚度和不同切削角度下的切削力和温度在不同时刻的变化，分析叠层材料厚度、界面切削角度对叠层材料切削特性的影响。
[0015]专利技术的作用与效果
[0016]根据本专利技术所提供的叠层材料切削性能测试装置，在叠层材料的切削过程中，通过装夹调整机构使得不同材料层可以依次单层地被切削机构进行切削，经过多次切削测试，通过测试机测试记录到的受力和温度信息，分析得到每层材料的切削性能，进而减小了刀具磨损量大和被加工表面粗糙度难控制的问题，针对叠层材料中不同材料层和界面层材料的切削特性，能够方便操作者本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种叠层材料切削性能测试装置，其特征在于，包括：装夹调整机构包括调整部和夹具；切削机构，用于对所述叠层材料进行切削，包括刀具部和驱动部；测试机构，用于测试并记录切削过程中所述叠层材料的切削力和温度的变化信息，其中，所述调整部设置用于调整所述叠层材料在竖直面上的位置和角度，所述夹具设置在所述调整部上，用于固定所述叠层材料，所述刀具部，用于对所述叠层材料进行切削，所述驱动部，用于驱动刀具部进行直线运动，作为切削过程中的主运动。2.根据权利要求1所述的叠层材料切削性能测试装置，其特征在于：其中，所述调整部平台包括X
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Y微动平台和R轴分度台，所述X
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Y微动平台用于通过调整自身在竖直面上X
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Y坐标系下的位置坐标进而调整所述叠层材料在竖直面上的位置，其中，X方向为竖直方向，Y方向为水平方向，所述R轴分度台用于通过粗调自身在竖直面上的粗调旋转角度进而粗调所述叠层材料在竖直面上的旋转角度，并且所述R轴分度台记录所述粗调旋转角度。3.根据权利要求2所述的叠层材料切削性能测试装置，其特征在于：其中，所述调整部还包括两个位置螺旋测微仪和一个角度螺旋测微仪，两个所述位置螺旋测微仪均设置在所述X
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Y微动平台上，用于分别带动所述X
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Y微动平台在所述X方向和所述Y方向进行微小尺寸的移动，并分别记录所述X
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Y微动平台在所述X方向和所述Y方向上的位移量，所述角度螺旋测微仪设置在所述R轴分度台上，用于通过精调所述R轴分度台在竖直面上的精调旋转角度进而精调所述叠层材料在竖直面上的所述旋转角度，并记录所述R轴分度台的所述精调旋转角度。4.根据权利要求3所述的叠层材料切削性能测试装置，其特征在于：其中，所述驱动部包括导轨、滑块以及高速直线电机，所述导轨中间具有导向槽，所述滑块的底部具有和所述导向槽相适配的导向块，所述滑块设置在所述导轨上，所述高速直线电机设置在所述滑块上，用于通过驱动所述滑块在所述导轨上进行直线运动，从而带动所述刀具部进行直线运动。5.根据权利要求1所述的叠层材料切削性能测试装置，其特征在于：其中，刀具机构包括刀具、刀具槽以及压电陶瓷，所述刀具用于对所述叠层材料进行切削，所述压电陶瓷的前端与刀具的末端连接，所述压电陶瓷的末端有外螺纹，所述刀具槽具有和所述压电陶瓷末端的外螺纹相适配的螺纹孔，所述压电陶瓷的末端通过所述螺纹孔可伸缩地固定在刀具槽内。6.根据权利要求5所述的叠层材料切削性能测试装置，其特征在于：其中，所述刀具...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭淼现，毋宇超，江小辉，罗超，刘晓，夏万亮，吴杰，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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