CN107991231B - 一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及摩擦磨损试验设备领域,具体的说是一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统。包括试验机基座以及可升降设置在试验机基座上的升降轴,升降轴的上端设有夹具,下端通过弹性连接件连接有用于控制升降轴升降的压力加载装置,压力加载装置包括上端与试验机基座连接的滑杆、连接在滑杆下端的伺服电机以及滑动设置在滑杆上的滑块,在滑块的中部设有螺纹孔,螺纹孔中配合安装有与伺服电机输出轴传动连接的滚珠丝杠,在滑块的上端通过第一弹簧与顶杆的下端相连接,顶杆的上端通过所述弹性连接件与所述升降轴的下端连接。本发明旨能够精确控制刀具试样和基材试样之间压力,克服刀具试样和基材试样由于加工精度不足而产生的跳动。

Description

一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统
技术领域
本发明涉及摩擦磨损试验设备领域,具体的说是一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统。
背景技术
在车床切削加工领域,刀具与基材之间的摩擦力容易导致刀具损坏,基材切削面过于粗糙,达不到技术要求等问题。一般需通过摩擦试验来确定采用何种材料制作的刀具最适于某种基材的切削作业,或在切削过程中以何种润滑油来减轻刀具与基材之间的摩擦。
在通过现有的摩擦试验设备对刀具与基材之间的切削状态进行模拟的过程中,一方面,基材与刀具之间的压力无法调节,无法模拟刀具与基材之间在不同压力下的真实切削状态;另一方面,由于工艺精度的限制,刀具与基材试样上或多或少存在不平整的凹凸面,从而使刀具试样与基材试样之间处于高速相对旋转时产生跳动现象,影响最终试验结果的观测。
发明内容
本发明旨在提供一种能够精确控制刀具试样和基材试样之间压力,克服刀具试样和基材试样由于加工精度不足而产生的跳动的用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案为:一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统,包括试验机基座以及可升降设置在试验机基座上的升降轴,升降轴的上端设有用于夹持刀具试样或基材试样的夹具,升降轴的下端通过弹性连接件连接有用于控制升降轴升降的压力加载装置,压力加载装置包括上端与试验机基座连接的滑杆、连接在滑杆下端的伺服电机以及滑动设置在滑杆上的滑块,在滑块的中部设有螺纹孔,螺纹孔中配合安装有与伺服电机输出轴传动连接的滚珠丝杠,在滑块的上端通过第一弹簧与顶杆的下端相连接,顶杆的上端通过所述弹性连接件与所述升降轴的下端连接。
优选的,所述弹性连接件包括用于支撑升降轴的顶球以及顶端固定在顶球上的第二弹簧,第二弹簧的底端固定设置在开设于顶杆顶部的弹簧槽内。
优选的,在所述试验机基座上设有供升降轴升降滑动的轴套,升降轴和轴套之间通过花键配合安装。
优选的,所述夹具包括同轴固定在升降轴上端的卡盘,卡盘为圆柱形,在卡盘的上端面上由中心向外缘同轴间隔设有多个环形台阶。
优选的,在所述卡盘的圆周面上设有外螺纹,在外螺纹上配合安装有顶部开口的切削液油杯。
优选的,所述滑杆的数量为两根并分别位于滚珠丝杠的两侧,两根滑杆的上端均与试验机基座固定,两根滑杆的下端通过固定板连接,在固定板上固定设有用于固定所述伺服电机的电机座。
优选的,所述升降轴、滑杆、第一弹簧、第二弹簧、滚珠丝杠以及顶杆均竖直设置。
有益效果
本发明通过包括有伺服电机、滚珠丝杠以及螺纹孔的压力加载装置的配合使升降轴产生升降,可通过升降轴精确的向刀具试样和基材试样之间提供所需压力,解决了现有技术中的不足,具有更加真实的切削试验模拟功能。
压力加载装置中与滚珠丝杠连接的滑块以及用于推动升降轴上升的顶杆之间通过第一弹簧连接,在顶杆和升降轴之间设有第二弹簧,通过第一弹簧和第二弹簧配合的缓冲作用,在刀具试样和基材试样存在不平整的凹凸面的情况下,使刀具试样和基材试样之间处于高速相对旋转时,避免产生跳动的现象,具有更加准确的试验效果。
附图说明
图1为本发明的主视图;
图2为本发明的立体结构示意图;
图3为本发明的弹性连接件的结构示意图;
图4为本发明的夹具的立体结构示意图;
图中标记:1、伺服电机,2、电机座,3、固定板,4、滑块,5、滚珠丝杠,6、第一弹簧,7、顶杆,8、试验机基座,9、升降轴,10、轴套,11、夹具,1101、环形台阶,1102、卡盘,1103、外螺纹,12、弹性连接件,1201、顶球,1202、第二弹簧,13、滑杆。
具体实施方式
如图1至图4所示,本发明的一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统,包括试验机基座8以及可沿竖直方向升降设置在试验机基座8上的升降轴9。在试验机基座8上竖直设有供升降轴9升降滑动的轴套10,升降轴9和轴套10通过花键结构配合安装,在保证升降轴9在轴套10内可灵活升降滑动的前提下,避免升降轴9产生转动。
升降轴9的上端设有用于夹持刀具试样或基材试样的夹具11,本实施例中为基材试样夹持夹具11,该夹具11包括同轴固定在升降轴9上端的卡盘1102,卡盘1102为圆柱形,在卡盘1102的上端面上由中心向外缘同轴间隔设有多个环形台阶1101。如图4所示在位于最内侧的一个环形台阶1101中可夹持固定一个圆形的基材试样,或者在任意相邻两个环形台阶1101之间的位置夹持固定不同规格的环形基材试样,满足了常规摩擦磨损试验中的成型刀具试样、环形刀具试样、球形刀具试样以及销形刀具试样在摩擦磨损试验中对基材试样形状的要求。在卡盘1102的圆周面上设有外螺纹1103,在外螺纹1103上配合安装有顶部开口的切削液油杯,切削液油杯中设有电加热装置。在切削液油杯中加入切削液并通过电加热装置进行加热,可模拟试验高温状态下的切削液性能。
升降轴9的下端通过弹性连接件12连接有用于控制升降轴9升降的压力加载装置,压力加载装置包括上端与试验机基座8连接的滑杆13、连接在滑杆13下端的伺服电机1以及滑动设置在滑杆13上的滑块4,在滑块4的中部设有螺纹孔,螺纹孔中配合安装有与伺服电机1输出轴传动连接的滚珠丝杠5,在滑块4的上端通过第一弹簧6与顶杆7的下端相连接,顶杆7的上端通过弹性连接件12与升降轴9的下端连接。弹性连接件12包括用于支撑升降轴9的顶球1201以及顶端固定在顶球1201上的第二弹簧1202,第二弹簧1202的底端固定设置在开设于顶杆7顶部的弹簧槽内。通过伺服电机1输出轴的转动,可推动滑块4在滑杆13上滑动,从而由滑块4依次通过第一弹簧6、顶杆7、第二弹簧1202以及顶球1201将升降驱动力传递至升降轴9上,驱动力大小受伺服电机1输出轴的转动精确实现且易于控制,通过第一弹簧6和第二弹簧1202配合的缓冲作用,在刀具试样和基材试样存在不平整的凹凸面的情况下,使刀具试样和基材试样之间处于高速相对旋转时,避免产生跳动的现象,具有更加准确的试验效果。
本实施例中的滑杆13的数量为两根并分别位于滚珠丝杠5的两侧,两根滑杆13的上端均与试验机基座8固定,两根滑杆13的下端通过固定板3连接,在固定板3上固定设有用于固定伺服电机1的电机座2。升降轴9、滑杆13、第一弹簧6、第二弹簧1202、滚珠丝杠5以及顶杆7均竖直设置。
在本发明的具体实施过程中,在夹具11的上方设置刀具试样以及用于驱动刀具试样高速转动且不能竖直升降的驱动装置,调整伺服电机1转动使刀具试样与本发明中的夹具11所夹持的基材试样接触并调整至要求压力,即可通过刀具试样与基材试样之间的高速相对转动完成所需的摩擦磨损实验。在本实施例中,在位于第一弹簧6和滑块4之间、第一弹簧6和顶杆7之间、第二弹簧1202与顶杆7之间或顶球1201与升降轴9的下端之间设置压力传感器,压力传感器连接控制器。由压力传感器监控刀具试样和基材试样间的轴系压力,当刀具试样和基材试样之间由于磨损而使压力减小时,由控制器控制伺服电机1转动,微调滑块4,达到将刀具试样和基材试样间的压力自动调整至试验所需压力的目的。

Claims (4)

1.一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统,其特征在于:包括试验机基座(8)以及可升降设置在试验机基座(8)上的升降轴(9),升降轴(9)的上端设有用于夹持刀具试样或基材试样的夹具(11),升降轴(9)的下端通过弹性连接件(12)连接有用于控制升降轴(9)升降的压力加载装置,压力加载装置包括上端与试验机基座(8)连接的滑杆(13)、连接在滑杆(13)下端的伺服电机(1)以及滑动设置在滑杆(13)上的滑块(4),在滑块(4)的中部设有螺纹孔,螺纹孔中配合安装有与伺服电机(1)输出轴传动连接的滚珠丝杠(5),滑块(4)的上端通过第一弹簧(6)与顶杆(7)的下端相连接,顶杆(7)的上端通过所述弹性连接件(12)与所述升降轴(9)的下端连接;
所述弹性连接件(12)包括用于支撑升降轴(9)的顶球(1201)以及顶端固定在顶球(1201)上的第二弹簧(1202),第二弹簧(1202)的底端固定设置在开设于顶杆(7)顶部的弹簧槽内;
所述夹具(11)包括同轴固定在升降轴(9)上端的卡盘(1102),卡盘(1102)为圆柱形,在卡盘(1102)的上端面上由中心向外缘同轴间隔设有多个环形台阶(1101);
在所述卡盘(1102)的圆周面上设有外螺纹(1103),在外螺纹(1103)上配合安装有顶部开口的切削液油杯。
2.根据权利要求1所述的一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统,其特征在于:在所述试验机基座(8)上设有供升降轴(9)升降滑动的轴套(10),升降轴(9)和轴套(10)之间通过花键配合安装。
3.根据权利要求1所述的一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统,其特征在于:所述滑杆(13)的数量为两根并分别位于滚珠丝杠(5)的两侧,两根滑杆(13)的上端均与试验机基座(8)固定,两根滑杆(13)的下端通过固定板(3)连接,在固定板(3)上固定设有用于固定所述伺服电机(1)的电机座(2)。
4.根据权利要求1所述的一种用于摩擦磨损试验机的轴系压力加载系统,其特征在于:所述升降轴(9)、滑杆(13)、第一弹簧(6)、第二弹簧(1202)、滚珠丝杠(5)以及顶杆(7)均竖直设置。
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