CN107052905B - 一种用于刀片粘焊的机械试验系统 - Google Patents

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Abstract

为了研究刀具粘结破损失效,需要获取相应的具有粘焊现象的刀具,而实际切削加工中刀具前刀面粘焊变质材料极易被切屑带走,一种用于刀片粘焊的机械试验系统,包括床身,床身一端固定电机及主轴箱,主轴箱输出端装有三爪卡盘,床身另一端装有液压施力油缸,施力油缸活塞杆装有压力传感器,液压施力油缸与三爪卡盘之间分别设有刀片定位/转动装置,红外热像仪,轴套以及可移动顶尖。本发明用于研究切削过程中发生的刀具粘结失效问题,获取具有粘焊现象的刀具。

Description

一种用于刀片粘焊的机械试验系统
技术领域
本发明属于刀具失效领域,特别涉及一种刀片粘焊的试验系统。
背景技术
硬质合金刀具在高温高压强耦合条件下,刀具粘结破损严重,其直观表现为大块的刀具前刀面材料随切削运动被带走导致的刀具失效,在具体形式上类似于粘结磨损的不断累加、堆积,形成原因又与扩散磨损相似,但前刀面粘结点处的结合面积和结合应力都远远超出与常规切削中刀具粘结磨损中的金属粘着,也与扩散磨损的本质有所区别,并且在实际切削加工中刀具前刀面粘焊变质材料体积较小并且极易被切屑带走,获取粘焊刀具成为一大难题,因此,需要一套试验系统来获取粘焊刀具,这对于揭示刀具粘结破损的本质原因,提高刀具使用寿命具有重大意义。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种用于刀片粘焊的机械试验系统,用于解决粘焊刀具获取问题。
本发明是这样实现的:
一种用于刀具粘焊的实验系统,其特征在于:包括床身,床身的一端设有电机及主轴箱,电机及主轴箱一端连接三爪卡盘,床身另一端设有移动液压施力油缸,液压施力油缸上的活塞杆端设有压力传感器,压力传感器(9)一端设有移动顶尖,三爪卡盘和移动顶尖之间设有刀片定位/转动装置,所述的刀片定位/转动装置有外部支撑框架,所述外部支撑框架中心是花键轴,所述花键轴一端连接工件,另一端连接轴套,花键轴上装有轴承,所述刀片定位/转动装置的外部支撑框架固定在机床滑动支架上,所述刀片定位/转动装置的工件装卡在三爪卡盘上,所述刀片定位/转动装置的轴套一面设置有移动顶尖,所述机床滑动支架上装有红外热像测温仪。
其中所述三爪卡盘、刀片定位/转动装置、轴套、移动顶尖均有同一中心高。
其中刀片定位/转动装置5的结构为:包括外部支撑框架,外部支撑框架中心是花键轴,花键轴上装有轴承,所述轴承上装有刀片卡具,刀片安装在刀片卡具上,连杆位于刀片卡具和外部支撑框架之间,连杆上装有手柄,所述外部支撑框架四个边角上均装有滑轮,所述手柄和滑轮上连接有钢丝绳,刀片及刀片卡具位于工件与轴套之间。
所述一种用于刀片粘焊的机械试验系统,包括床身、驱动装置、施力及测温装置、刀片定位/转动装置。
其中驱动装置包括电机及主轴箱以及连接的三爪卡盘,其特点在于根据不同的切削条件改变不同的机床转速,从而实现刀具与工件材料间不同的相对线速度。
其中施力测温装置包括液压施力油缸、压力传感器、可移动顶尖以及红外热像仪,其特点在于液压施力油缸调节施加的压力大小,进而调节刀片与工件材料间的压力大小,同时顶尖防止轴径向跳动,保证试验过程的稳定性,测温装置测量由于刀片与工件摩擦的温度。
其中刀片定位/转动装置包括外部支撑框架、连杆及手柄、刀片卡具、工件、轴承、轴套、花键轴、滑轮以及钢丝绳,其特点在于,工件一端面装卡在三爪卡盘上,工件另一端面有花键轴,花键轴上安装有轴承,轴承外圈上安装刀片卡具,刀片安装在刀片卡具上,刀片一面与工件材料一端面刚好贴合,另一面与轴套一面刚好贴合,外部支撑框架固定,连杆置于刀片卡具和外部支撑框架之间,外部支撑框架四个拐角均有滑轮,钢丝绳绕过所述四个滑轮并连接连杆上的手柄,刀片定位/转动装置实现刀片及刀片卡具的固定与转动。
所述的驱动装置、刀片定位/转动装置、施力及测温装置均安装在床身上,驱动装置固定在一端,另一端安装施力装置,刀片定位/转动装置位于驱动装置和施力装置之间,测温装置与刀片定位/转动装置连接在机床滑动支架上。
本发明一种刀片粘焊的试验系统开始工作时,液压施力油缸缓慢在可移动顶尖上施加压力,可移动顶尖连接轴套传递压力到刀片上,同时电机及主轴箱开始转动并逐渐加大压力到一定值,这一过程中连杆连接刀片卡具和外部支撑框架并和外部支撑框架边框垂直设置,刀片卡具及刀片不随摩擦力转动,即和工件保持一定的相对线速度,当红外热像仪温度显示达到要求时,移开红外热像仪,然后四个连杆手柄同时向距离较远的外部支撑框架边角迅速移动,刀片也开始在摩擦力的作用下带动刀片卡具瞬间与工件达到同速转动,即相对线速度为零,然后电机及主轴箱停止转动,移去可移动顶尖,取下此工件和刀片,此时工件和刀片粘焊在了一起。
附图说明
图1是本发明一种用于刀片粘焊的机械试验系统的爆炸结构示意图。
图2是本发明一种用于刀片粘焊的机械试验系统的正视结构示意图。
图3是刀片定位/转动装置正等轴测结构示意图。
图4是刀片定位/转动装置正视结构图。
图5是刀片定位/转动装置左视结构图。
图6是刀片卡具正视图。
标号说明:
1、床身;2、电机及主轴箱;3、三爪卡盘;4、机床滑动支架;5、刀片定位/转动装置;6、红外热像仪;7、轴套;8、可移动顶尖;9、压力传感器;10、液压施力油缸;11、滑轮;12、钢丝绳;13、外部支撑框架;14、连杆;15、刀片卡具;16、轴承;17、花键轴;18、工件;19、连杆手柄;20、刀片。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明一种刀片粘焊的试验系统,结构如图1和图2所示,包括床身1,床身1的一端设有电机及主轴箱2,电机及主轴箱2主轴端连接三爪卡盘3,所述床身1另一端设有移动液压施力油缸10,液压施力油缸10上的活塞杆端设有压力传感器9,压力传感器9一端设有移动顶尖8,三爪卡盘3和移动顶尖8之间设有刀片定位/转动装置5,所述刀片定位/转动装置5装在机床滑动支架4上,所述机床滑动支架4上装有红外热像测温仪6,轴套7位于刀片定位/转动装置5和移动顶尖8之间。
如图3、图4和图5所示,刀片定位/转动装置5的结构为:包括外部支撑框架13,所述外部支撑框架13中心是花键轴17,花键轴17上装有轴承16,所述轴承16上装有刀片卡具15,连杆14位于刀片卡具15和外部支撑框架13之间,连杆14上装有手柄19,所述外部支撑框架13四个边角上均装有滑轮11,所述手柄19和滑轮11上连接有钢丝绳 12。
其中花键轴17一端连接工件18,另一端连接轴套7。
其中刀片20安装在刀片卡具15上,外部支撑框架13固定,连杆14置于刀片卡具15和外部支撑框架13之间。
本发明一种刀片粘焊的试验系统工作原理为,液压施力油缸10缓慢在可移动顶尖8上施加压力,可移动顶尖8连接轴套7传递压力到刀片20上,同时电机及主轴箱2开始转动并逐渐加大压力到一定值,这一过程中连杆14连接刀片卡具15和外部支撑框架13并和外部支撑框架13边框垂直设置,刀片卡具15及刀片20不随摩擦力转动,即和工件保持一定的相对线速度,当红外热像仪6温度显示达到要求时,移开红外热像仪6,然后四个连杆手柄19同时向距离较远的外部支撑框架13边角迅速移动,刀片20也开始在摩擦力的作用下带动刀片卡具15瞬间与工件18达到同速转动,即相对线速度为零,然后电机及主轴箱2停止转动,移去可移动顶尖8,此时工件18和刀片20粘焊在了一起,取下此工件18和刀片20,至此完成整个过程。

Claims (4)

1.一种用于刀具粘焊的实验系统,其特征在于:包括床身(1),床身(1)的一端设有电机及主轴箱(2),电机及主轴箱(2)一端连接三爪卡盘(3),床身(1)另一端设有移动液压施力油缸(10),液压施力油缸(10)上的活塞杆端设有压力传感器(9),压力传感器(9)一端设有移动顶尖(8),三爪卡盘(3)和移动顶尖(8)之间设有刀片定位/转动装置(5),所述的刀片定位/转动装置(5)有外部支撑框架(13),所述外部支撑框架(13)中心是花键轴(17),花键轴(17)一端连接工件(18),另一端连接轴套(7),花键轴(17)上装有轴承(16),所述轴承(16)为滚珠轴承,所述刀片定位/转动装置(5)的外部支撑框架(13)固定在机床滑动支架(4)上,所述刀片定位/转动装置(5)的工件装卡在三爪卡盘(3)上,所述刀片定位/转动装置(5)的轴套(7)一面设置有移动顶尖(8),所述机床滑动支架(4)上装有红外热像测温仪(6)。
2.根据权利要求1所述的一种用于刀具粘焊的实验系统,其特征在于,所述三爪卡盘(3)、刀片定位/转动装置(5)、轴套(7)、移动顶尖(8)均有同一中心高。
3.根据权利要求1所述的一种用于刀具粘焊的实验系统,所述轴承(16)上装有刀片卡具(15),刀片卡具(15)位于工件(18)与轴套(7)之间, 所述用于刀具粘焊的实验系统还包括连杆(14),连杆(14)位于刀片卡具(15)和外部支撑框架(13)之间,连杆(14)上装有手柄(19),所述外部支撑框架(13)四个边角上均装有滑轮(11),所述手柄(19)和滑轮(11)上连接有钢丝绳 (12),外部支撑框架(13)固定在机床滑动支架(4)上。
4.根据权利要求3所述的一种用于刀具粘焊的实验系统,所述刀片定位/转动装置(5),初始状态,所述连杆(14)连接刀片卡具(15)和外部支撑框架(13)并和外部支撑框架(13)边框垂直设置,刀片卡具(15)及刀片不随摩擦力转动,即和工件保持一定的相对线速度,当红外热像仪(6)温度显示达到要求时,移开红外热像仪(6),然后四个连杆手柄(19)同时向距离较远的外部支撑框架(13)边角迅速移动,刀片也开始在摩擦力的作用下带动刀片卡具(15)瞬间与工件(18)达到同速转动。
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