CN104123879B - 钻削模拟实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻削模拟实验装置，包括伺服油缸、油缸支架、位移传感器、力传感器、推力架、液压马达、马达游走支架、扭矩转速传感器、推力托盘、推力轴承、钻头连接器、钻头、滑轨、实验台；发明可以更经济、方便的研究钻削过程中各种影响系数对钻进过程的影响，能控制钻削过程中的各项参数变化；本发明能实时的输出与钻进过程相关的参数，如力、扭矩、钻速等参数到计算机上；本发明能在轴向加载正弦或者方波变化的力，来研究有特殊加载的钻削过程。

Description

钻削模拟实验装置
技术领域
本发明属于金属切削加工实验领域，特别是一种钻削模拟实验装置。
背景技术
钻削过程是金属切削加工中的一种重要过程，约占整个金属加工工序的33％，在自动化生产线中，孔加工时间的长短决定了生产周期的长短，改进钻削效率和钻削质量对提高整个机械加工行业的效率很重要的意义。研究钻削过程中相关参数如轴向力、扭矩、钻速对钻削的影响是研究钻削过程的重要手段。现有的对钻削过程的研究主要是通过对钻床、铣床或者车床的改造，在工件底部或者在钻头与钻床的连接处增加钻削力传感器，通过后续的二次仪表进行数据采集和处理。但钻削力传感器的价格高昂，往往比钻床的价格还要高。与此同时，在加工微孔或者研究对钻头的轴向加载的时候，通常在钻头的轴向加载方形或者正弦变化的轴向力。在研究这样的问题时，普通钻床就显得无能为力，需要对于普通的钻床、铣床或者车床进行改造，改造又增加了成本。
为了解决测量的问题，通常的办法就是采用间接测量的方法，如传感器预埋法。在工件上预埋传感器，通过测量工件在钻削过程中力和扭矩的变化来测量钻头的力和扭矩的变化。间接测量的结果增加了额外的影响因素，如在轴向力测量的时候工件质量的变化，温度的变化，以及在扭矩测量的时候钻头的偏心都会对结果造成影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以更经济、方便的研究钻削过程中各种影响系数对钻进过程的影响，能控制钻削过程中的各项参数变化，能够实时的输出与钻进过程相关的参数的钻削模拟实验装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种钻削模拟实验装置，包括伺服油缸、油缸支架、位移传感器、力传感器、推力架、液压马达、马达游走支架、扭矩转速传感器、推力托盘、推力轴承、钻头连接器、钻头、滑轨以及实验台；油缸支架固连于实验台，伺服油缸固连于油缸支架，伺服油缸的输出端设置有位移传感器，力传感器的输入端轴向连接伺服油缸的输出端，力传感器的输出端轴向连接推力架，推力架、马达游走支架与推力托盘构成马达箱体，扭矩转速传感器的输入端轴向连接于液压马达的输出轴，扭矩转速传感器的输出端轴向伸入于推力托盘轴心内一侧，钻头连接器的一端轴向伸入于推力托盘轴心内另一侧，钻头连接器的另一端连接钻头，钻头连接器的凸台外套有推力轴承，推力轴承的一端面与钻头连接器接触夹紧，推力轴承的另一端面与推力托盘接触夹紧，液压马达与扭矩转速传感器固定在马达箱体内，马达箱体滑动设置于滑轨上，滑轨固定在实验台上。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明一种自动钻削模拟实验装置可以更经济、方便的研究钻削过程中各种影响系数对钻进过程的影响，能控制钻削过程中的各项参数变化。
(2)本发明能实时的输出与钻进过程相关的参数，如力、扭矩、转速等参数到计算机上。
(3)本发明能在轴向加载正弦或者方波变化的力，来研究有特殊加载的钻削过程。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明钻削模拟实验装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明一种钻削模拟实验装置，包括伺服油缸1、油缸支架2、位移传感器3、力传感器4、推力架5、液压马达6、马达游走支架7、扭矩转速传感器8、推力托盘9、推力轴承10、钻头连接器11、钻头12、滑轨13、实验台14；油缸支架2固连于实验台14，伺服油缸1固连于油缸支架2，伺服油缸1的输出端设置有位移传感器3，力传感器4的输入端轴向连接伺服油缸1的输出端，力传感器4的输出端轴向连接推力架5，推力架5、马达游走支架7与推力托盘9构成马达箱体，扭矩转速传感器8的输入端轴向连接于液压马达6的输出轴，扭矩转速传感器8的输出端轴向伸入于推力托盘9轴心内一侧，钻头连接器11的一端轴向伸入于推力托盘9轴心内另一侧，钻头连接器11的另一端连接钻头12，钻头连接器11的凸台外套有推力轴承10，推力轴承10的一端面与钻头连接器11接触夹紧，推力轴承10的另一端面与推力托盘9接触夹紧，液压马达6与扭矩转速传感器8固定在马达箱体内，马达箱体滑动设置于滑轨13上，滑轨13固定在实验台14上。
轴向连接均采用法兰盘连接。
马达箱体固定于滑块上，滑块与滑轨13滑动配合。
实施例：
一种钻削模拟实验装置，包括伺服油缸1、油缸支架2、位移传感器3、力传感器4、推力架5、液压马达6、马达游走支架7、扭矩转速传感器8、推力托盘9、推力轴承10、钻头连接器11、钻头12、滑轨13、实验台14，油缸支架2通过螺栓固定于实验台14上，伺服油缸1通过其外圆周的轴向螺栓连接油缸支架2，使油缸支架2固定在伺服油缸1的中间处，伺服油缸1的输出端上部通过螺栓固定位移传感器3，力传感器4的输入端轴向连接伺服油缸1的输出端，力传感器4的输出端轴向通过法兰盘固定连接推力架5，推力架5、马达游走支架7与推力托盘9通过螺栓连接在一起构成马达箱体，扭矩转速传感器8的输入端轴向通过法兰盘固定连接于液压马达6的输出轴，扭矩转速传感器8的输出端轴向伸入于推力托盘9轴心内一侧，钻头连接器11的一端轴向伸入于推力托盘9轴心内另一侧，钻头连接器11的另一端连接钻头12，钻头连接器11的凸台外套有推力轴承10，推力轴承10的一端面与钻头连接器11接触夹紧，推力轴承10的另一端面与推力托盘9接触夹紧，液压马达6与扭矩转速传感器8通过螺栓固定在马达箱体内，马达箱体固定于滑块上，滑块与滑轨13滑动配合，滑轨13的下端固定于实验台14上。
工作过程：
利用液压泵站为伺服油缸1与液压马达6提供动力。
通过伺服油缸1上的伺服阀控制钻头12的轴向运动，还可以控制轴向力的加载，如加载正弦波或者方波变化的力。通过位移传感器3实时记录钻头12的轴向运动距离，通过力传感器4实时记录伺服油缸1对钻头12轴向加载的力。
通过液压马达6控制钻头12的扭矩与转速，通过扭矩转速传感器8以及二次仪表实时输出钻头12钻进过程中的扭矩，再通过数据采集卡采集到计算机上进行分析研究。
发明效果：
本发明可以实时控制加载力的大小和钻速的大小，通过力、扭矩和钻速传感器实时采集钻削过程中相关参数的数值，并通过数据采集卡以曲线的形式输出到计算机上；钻头的接口可拆卸，从而变化钻头接口，方便安装测试不同的钻头；整个系统水平方向放置，方便实验者观察整个钻进过程中钻削对象和钻头的变化情况；可以在轴向加载不同形式如方形或者正弦变化的力，更加深入的研究钻削的机理；系统的负载能力强(105N)，同时具有大的进给量(600mm)。

Claims (3)

1.一种钻削模拟实验装置，其特征在于：包括伺服油缸(1)、油缸支架(2)、位移传感器(3)、力传感器(4)、推力架(5)、液压马达(6)、马达游走支架(7)、扭矩转速传感器(8)、推力托盘(9)、推力轴承(10)、钻头连接器(11)、钻头(12)、滑轨(13)以及实验台(14)；油缸支架(2)固连于实验台(14)，伺服油缸(1)固连于油缸支架(2)，伺服油缸(1)的输出端设置有位移传感器(3)，力传感器(4)的输入端轴向连接伺服油缸(1)的输出端，力传感器(4)的输出端轴向连接推力架(5)，推力架(5)、马达游走支架(7)与推力托盘(9)构成马达箱体，扭矩转速传感器(8)的输入端轴向连接于液压马达(6)的输出轴，扭矩转速传感器(8)的输出端轴向伸入于推力托盘(9)轴心内一侧，钻头连接器(11)的一端轴向伸入于推力托盘(9)轴心内另一侧，钻头连接器(11)的另一端连接钻头(12)，钻头连接器(11)的凸台外套有推力轴承(10)，推力轴承(10)的一端面与钻头连接器(11)接触夹紧，推力轴承(10)的另一端面与推力托盘(9)接触夹紧，液压马达(6)与扭矩转速传感器(8)固定在马达箱体内，马达箱体滑动设置于滑轨(13)上，滑轨(13)固定在实验台(14)上。
2.根据权利要求1所述的钻削模拟实验装置，其特征在于：所述的轴向连接均采用法兰盘连接。
3.根据权利要求1所述的钻削模拟实验装置，其特征在于：所述的马达箱体固定于滑块上，滑块与滑轨(13)滑动配合。
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