CN109900597A - 一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，包括机座、压力调节装置、刀具夹持装置、管形工件横向进给装置、管形工件夹持装置、管形工件旋转装置、温度调节装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；压力调节装置包括支架、驱动机构及加压机；支架立于机座上，加压机设置于支架处，驱动机构与加压机传动连接；管形工件夹持装置包括底座及两个支撑件；底座设置于机座上，管形工件横向进给装置与底座传动连接；两个支撑件相对立于底座上；管形工件设置于两个支撑件之间；温度调节装置套接于管形工件外，且其顶面开设有轴向的条状通槽；刀具夹持装置设置于条形通槽上方。本发明具有能提高实验结果的准确性的优点。

Description

一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置

技术领域

本发明涉及扩散实验器材领域，尤其涉及一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置。

背景技术

硬质合金刀具在切削不锈钢、2.25Cr1Mo0.25V等多种铁碳合金、镍基合金的过程中，前刀面易发生扩散磨损、粘结破损，其本质原因是刀-屑间的元素扩散。影响刀-屑间元素扩散的因素主要有：材料之间的化学亲性、温度、压力、浓度梯度等。

为深入的研究刀-屑间的元素扩散，需要针对不同的材料在不同的切削温度和切削力度下的扩散过程展开研究。目前的刀-屑间扩散实验方式是将刀-工材料装夹或焊接到一起，经高温炉加热后冷却，得出扩散实验结果，这种实验方案主要存在的缺陷主要有：一是无法模拟刀具材料和工件材料的相对运动；二是将两者装夹后，浓度梯度的变化率与实际工况不一致；三是由于夹具和刀、工材料的热膨胀系数的不同，将导致常温和高温下的刀-工表面承受的法向压力发生变化。因此，现有的扩散实验方式无法准确研究压力、浓度梯度变化对扩散的影响。

发明内容

为此，需要提供一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置,以解决现有技术中扩散实验方式与实际切削环境相差甚远，进而无法准确的研究压力、浓度梯度变化对扩散的影响的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，包括机座、压力调节装置、刀具夹持装置、管形工件横向进给装置、管形工件夹持装置、管形工件旋转装置、温度调节装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；

所述压力调节装置包括支架、驱动机构及加压机；所述支架立于机座上，所述加压机可竖向滑动地设置于支架处，所述驱动机构与加压机传动连接，用于驱动加压机竖向移动；

所述管形工件夹持装置包括底座及两个支撑件；所述底座可横向移动地设置于机座上，所述管形工件横向进给装置与底座传动连接，用于驱动底座横向移动；两个支撑件依次沿着横向方向设置，且相对立于底座上；所述管形工件可旋转地设置于两个支撑件之间；所述温度调节装置套接于管形工件外，且温度调节装置的顶面开设有轴向的条状通槽；

所述刀具夹持装置设置于条形通槽上方，且与加压机连接；所述压力测量装置设置于刀具夹持装置内，且与压力调节装置连接，用于测量加压机向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；

所述第一温度测量装置和第二温度测量装置均与温度调节装置连接；所述第一温度测量装置设置于温度调节装置内，用于测量温度调节装置内的温度；所述第二温度测量装置设置于第二加压装置平台下方，用于测量管形工件与刀具的接触温度。

作为本发明的一种优选结构，所述温度调节装置包括加热机构；

所述加热机构包括加热箱、若干加热片及陶瓷保温纤维；所述加热箱的两端面分别开设有圆孔，管形工件依次穿过两个圆孔，套接于加热箱内；所述条形通槽设置于加热箱的顶部；若干加热片沿着管形工件的圆周设置于加热箱的内壁处；所述条形通槽的侧壁和圆孔的侧壁处均设置有陶瓷保温纤维。

作为本发明的一种优选结构，所述温度调节装置还包括冷却机构；

所述冷却机构包括主轴、两个联轴器及空气泵，所述主轴同轴套设于管形工件内，且可旋转地设置于两个支撑件处；所述主轴内为空腔，所述空腔的两端通过联轴器密封；所述空气泵与空腔的一端连接，用于向空腔内导入气体；连接于空腔的另一端的联轴器设置有气孔，用于排出高温气体。

作为本发明的一种优选结构，所述加压机为差动螺旋加压装置，所述差动螺旋加压装置包括第一加压装置平台、第二加压装置平台、旋转电机、双面螺纹轴、支座及压杆，所述双面螺纹轴的一端设置有第一外螺纹，所述压杆的一端设置有第二外螺纹；双面螺纹轴设置有外螺纹的一端的端面开设有第一内螺纹孔；支座开设有贯穿支座顶面至底面的第二内螺纹孔，所述第二内螺纹孔和第一内螺纹的螺纹方向相反；

所述第一加压装置平台可竖向滑动地连接于支架处，且驱动机构与第一加压装置平台传动连接；所述旋转电机可竖向滑动地设置于第一加压装置平台的正面处，且双面螺纹轴未设置有外螺纹的一端通过弹性联轴器与旋转电机的输出轴同轴连接；所述支座设置于第一加压装置平台的正面，且位于旋转电机的下方；所述双面螺纹轴的第一外螺纹与支座的第二内螺纹啮合；所述压杆的第二外螺纹与双面螺纹中的第一外螺纹啮合，且压杆未设有第二外螺纹的一端与第二加压装置平台连接；所述刀具夹持装置连接与第二加压装置平台的底面。

作为本发明的一种优选结构，所述支架开设有第一竖向滑轨；所述驱动机构为第一丝杆电机，所述第一丝杆电机的机体与支架连接，第一丝杆电机的丝杆与第一竖向滑轨平行设置；所述加压机的背面设置有第一滑块及第一传动螺母，所述加压机通过第一滑块可竖向滑动地设置于第一竖向滑轨处，且第一传动螺母与第一丝杆电机的丝杆螺纹传动连接。

作为本发明的一种优选结构，所述刀具夹持装置包括壳体，所述壳体的内部为空腔，所述压力测量装置固定设置于空腔内；壳体开设有开口，刀具的一端可活动地穿于开口处，且顶靠着压力测量装置。

作为本发明的一种优选结构，所述空腔内还设置有隔热垫，所述隔热垫位于压力测量装置和刀具之间，用于隔绝刀具传导至压力测量装置处的热度。

作为本发明的一种优选结构，所述机座开设有横向滑轨；所述管形工件横向进给装置为第二丝杠电机，所述第二丝杠电机的机体与机座连接，第二丝杠电机的丝杆与横向滑轨平行设置；所述底座的底面设置有第二滑块及第二传动螺母，所述底座通过第二滑块可竖向滑动地设置于横向滑轨处，且第二传动螺母与第二丝杆电机的丝杆螺纹传动连接。

区别于现有技术，上述技术方案所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，包括机座、压力调节装置、刀具夹持装置、管形工件横向进给装置、管形工件夹持装置、管形工件旋转装置、温度调节装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；所述压力调节装置包括支架、驱动机构及加压机；所述管形工件夹持装置包括底座及两个支撑件。通过压力测量装置则可以测量刀具挤压工件的压力，根据压力测量装置所测结果及预设压力值，则可以通过驱动机构驱动加压机竖向移动，则可以调节刀具挤压工件的压力，从而可以根据实验需求精确调节刀具挤压工件的压力；通过刀具夹持装置则可以实现对刀具的夹持和对压力测量装置的安装；通过管形工件夹持装置则可以实现对管形工件的夹持，配合管形工件横向进给装置，则可以实现管形工件相对刀具的横向移动，通过管形工件旋转装置则能实现管形工件相对刀具轴向旋转运动，即模拟实际工况过程中管形工件和刀具的相对运动；通过第一温度测量装置和第二温度测量装置则可以分别实现对温度调节装置内温度的测量、管形工件与刀具的接触温度的测量；根据第一温度测量装置、第二温度测量装置及预设温度值，则可以通过温度调节装置调节温度调节装置内的温度、管形工件与刀具的接触温度，从而可以根据实验需求精确调节温度调节装置内的温度、管形工件与刀具的接触温度。因此，所述用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置不仅能够模拟实际工况，且能对温度和压力做到精准把控，大大提高了扩散实验结果的准确性。

附图说明

图1为本发明一实施例涉及的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置的主视图；

图2为本发明一实施例涉及的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置的正等轴测图；

图3为本发明一实施例涉及的双螺旋机构的结构图；

图4为本发明一实施例涉及的双螺旋机构的剖视图；

图5为本发明一实施例涉及的试样装夹装置的正等周测图；

图6为本发明一实施例涉及的试样装夹装置的剖面图。

附图标记说明：

1.第二步进电机；2.第二滑块；3.底座；4.导气滑环；5.第三步进电机；6.外罩；7.第一支撑件；8.第一加压装置平台；9.第一步进电机；10.第四步进电机；11.弹性联轴器；12.双面螺纹轴；13.支座；14.压杆；15.稳定杆；16.第二加压装置平台；17.刀具夹持装置；18.红外传感器；19.加热箱；20.陶瓷联轴器；21.第二支撑件；22.机座；23.横向滑轨；24.支架；25.第一滑块；26.第一竖向滑轨；27.第二竖向滑轨；28.管形工件；29.横向滑轨支座；30.夹持装置法兰盘；31.压盖；32.刀具；33.圆板式测力仪；34.陶瓷隔热垫；35.缸体。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图6，本发明提供了一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，用于为扩散实验提供实验设备，尤其是可以模拟实际工况且能够更为准确地调节所需温度和压力，以保证温度和压力保持在所需值，为研究压力温度及浓度梯度对扩散的影响提供保证变量可控的条件。

在具体的实施例中，所述用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置包括机座22、压力调节装置、刀具夹持装置17、管形工件横向进给装置、管形工件夹持装置、管形工件旋转装置、温度调节装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置。其中，所述机座22为本装置的工作平台。所述压力调节装置用于施加刀具挤压管形工件28的压力，以及用于根据实验需求调节压力值，使得刀具挤压管形工件28的压力在实验过程中保持某一压力值不变化。所述刀具夹持装置17用于夹持刀具。所述压力测量装置用于测量刀具挤压管形工件28的压力，为压力调节装置调节压力提供压力值，当压力测量装置测量的压力值与所需的压力值不同时，压力调节装置则可以根据所测压力值和所需压力值的差值进行压力调节。

所述管形工件横向进给装置用于驱动管形工件28相对刀具横向移动，以模拟实际工况时的刀具和管形工件28之间的相对运动状态。所述管形工件夹持装置用于夹持固定管形工件28，使得管形工件28始终位于刀具的下方。所述管形工件旋转装置用于驱动管形工件28相对刀具轴向旋转。所述温度调节装置用于加热管形工件28，以及调节管形工件28和刀具的接触温度，使得管形工件28和刀具的接触温度可以保持某一恒定温度值。

所述第一温度测量装置用于测量温度调节装置内的温度，为温度调节装置提供温度调节装置自身的热度值，在温度调节装置自身的热度值超过温度调节装置自身承受的温度最大值时，则温度调节装置则可以调节加热的程度，以避免温度调节装置因承受温度过大而损坏。所述第二温度测量装置用于测量管形工件28与刀具的接触温度，为温度调节装置提供管形工件28与刀具的接触温度值，在管形工件28与刀具的接触温度值与预设的接触温度值不一致时，温度调节装置则可以根据所测的接触温度值和预设的接触温度值的差值来改变温度调节装置的加热程度，以使得所测的接触温度值(即实际的接触温度值)能够保持与预设的接触温度值一致。

所述压力调节装置包括支架24、驱动机构及加压机；所述支架24立于机座22上，所述加压机可竖向滑动地设置于支架24处，所述驱动机构与加压机传动连接，用于驱动加压机竖向移动。在需要施加刀具挤压工件的压力时，只需要启动驱动机构驱动加压机向下移动，直至刀具挤压工件的压力达到实验所需值即可停止驱动机构；在压力过大时，只需要启动驱动机构驱动加压机向上移动，直至压力达到实验所需值即可停止驱动机构。

为了实现加压机可竖向滑动地设置于支撑处，在某一实施例中，所述支架24开设有第一竖向滑轨26；所述加压机的背面设置有第一滑块25，所述加压机通过第一滑块25可竖向滑动地设置于第一竖向滑轨26处。这样的设置使得加压机可竖向滑动地设置于支架24处。

为了实现刀具挤压工件的压力值的测量，在进一步的实施例中，所述压力测量装置可以为压力传感器或者测力仪。

为了实现驱动机构驱动加压机竖向移动，在某一实施例中，所述驱动机构包括第一步进电机9，所述第一步进电机9为第一丝杆电机，所述第一丝杆电机的机体与支架24连接，第一丝杆电机的丝杆与第一竖向滑轨26平行设置；所述加压机的背面设置有第一传动螺母，所述第一传动螺母与第一丝杆电机的丝杆螺纹传动连接。在需要驱动加压机沿着第一竖向滑轨26向下运动时，则可以启动第一丝杆电机，所述第一丝杆电机的丝杆正向(反向)旋转，第一传动螺母则带着加压机通过螺纹传动向下移动，直至加压机施加刀具挤压工件的压力达到实验所需压力值即可停止第一丝杆电机；在加压机试压刀具挤压工件的压力值超过实验所需压力值，或需要改变实验所需压力值时，则可以启动第一丝杆电机，所述第一丝杆电机的丝杆反向(正向)旋转，第一传动螺母则带着加压机通过螺纹传动向上移动，直至加压机试压刀具挤压工件的压力达到实验所需压力值即可停止第一丝杆电机。

为了实现压力调节装置根据压力测量装置所测的压力值进行压力的调节，在某一实施例中，所述驱动机构包括第一步进电机9，还包括竖向进给控制器，所述竖向进给控制器与第一步进电机9、压力测量装置连接。在第一步进电机9驱动加压机竖向移动的过程中，压力测量装置实时测量刀具挤压工件的压力值，并实时传送给竖向进给控制器，一旦竖向进给控制器比对所测压力值和实验所需并预设的压力值不一致时，竖向进给控制器则会控制第一步进电机9驱动加压机相应地移动，直至所测压力值和实验所需并预设的压力值一致。

请参阅图3至图4，为了实现更为精确的压力调节，在某一实施例中，所述加压机为差动螺旋加压装置，所述差动螺旋加压装置包括第一加压装置平台8、第二加压装置平台16、旋转电机、双面螺纹轴12、支座13及压杆14。其中，所述第一加压装置平台8用于与支架24连接，并承载差动螺旋加压装置、刀具夹持装置17及压力测量装置。所述旋转电机为第四步进电机10，用于传递动力，为工件加压。所述双面螺纹轴12的一端设置有第一外螺纹，所述压杆14的一端设置有第二外螺纹；双面螺纹轴12设置有外螺纹的一端的端面开设有第一内螺纹孔；支座13开设有贯穿支座13顶面至底面的第二内螺纹孔，所述第二内螺纹孔和第一内螺纹的螺纹方向相反；

所述第一加压装置平台8可竖向滑动地连接于支架24处，且驱动机构与第一加压装置平台8传动连接；所述旋转电机可竖向滑动地设置于第一加压装置平台8的正面处，且双面螺纹轴12未设置有外螺纹的一端通过弹性联轴器11与旋转电机的输出轴同轴连接；所述支座13设置于第一加压装置平台8的正面，且位于旋转电机的下方；所述双面螺纹轴12的第一外螺纹与支座13的第二内螺纹啮合；所述压杆14的第二外螺纹与双面螺纹中的第一外螺纹啮合，且压杆14未设有第二外螺纹的一端与第二加压装置平台16连接；所述刀具夹持装置17连接与第二加压装置平台16的底面。

由联轴器传递旋转电机端的动力至双面螺纹轴12，运转时，旋转电机第一加压装置竖向上下移动，通过该双螺旋机构可以实现对压力的微调，使得压力调节更为精确。

通过差动螺旋机构的原理可知，在启动旋转电机后，旋转电机的输出轴正转(反转)，通过联轴器连接的双面螺纹轴12则会同步旋转，旋转的双面螺纹轴12则会在螺纹传动的作用下，旋进支座13的第二内螺纹孔内，即双面螺纹轴12会带着旋转电机向下移动；与此同时，由于双面螺纹轴12旋转，与双面螺纹轴12的第一内螺纹孔啮合的压杆14则会在螺纹传动的作用下，被旋紧双面螺纹轴12的第一内螺纹孔内，即压杆14会带着第二加压装置平台16向上运动，这样则可以达到减小刀具挤压工件的压力的目的。

同样地，在启动旋转电机后，旋转电机的输出轴反转(正转)，通过联轴器连接的双面螺纹轴12则会同步旋转，旋转的双面螺纹轴12则会在螺纹传动的作用下，旋出支座13的第二内螺纹孔内，即双面螺纹轴12会带着旋转电机向上移动；与此同时，由于双面螺纹轴12旋转，与双面螺纹轴12的第一内螺纹孔啮合的压杆14则会在螺纹传动的作用下，被旋出双面螺纹轴12的第一内螺纹孔内，即压杆14会带着第二加压装置平台16向下运动，这样则可以达到增大刀具挤压工件的压力的目的。

为了实现差动螺旋加压装置也根据压力测量装置所测的压力值进行压力的微量调节，在某一实施例中，所述差动螺旋加压装置还包括加压机控制器，所述加压机控制器与旋转电机、压力测量装置连接。在压力测量装置测量的压力值与实验所需且预设的压力值过小时，即小于预设差值时，则不通过驱动机构调节压力值，此时加压机控制器则驱动旋转电机驱动双向螺纹轴旋转来实现压力的微量调节，进而调节实际压力值，与此同时，压力测量装置实时测量刀具挤压工件的压力值，并实时传送给加压机控制器，直至所测压力值和实验所需并预设的压力值一致即可停止旋转电机。

在某一实施例中，所述第一加压装置平台8的正面设置有第二竖向滑轨27，所述旋转电机背面设置有第三滑块，所述旋转电机则通过第三滑块与第二竖向滑轨27可竖向滑动地连接。这样的设置使得旋转电机能够可竖向滑动地设置于第一加压装置平台8处。

为了进一步地限制压杆的移动轨迹，所述支座开设有贯穿支座顶面至地面的孔洞，所述第二加压装置平台16设置有稳定杆15，所述稳定杆15竖直设置，且可活动地位于孔洞内。在压杆带动第二加压装置上下移动的同时，稳定杆15也会随着第二加压装置在孔洞内上下移动，这样则可以限制压杆的移动轨迹。

在具体的实施例中，所述管形工件夹持装置包括底座3及两个支撑件；所述底座3可横向移动地设置于机座22上，所述管形工件横向进给装置与底座3传动连接，用于驱动底座3横向移动。这样的设置使得管形工件夹持装置能够在管形工件横向进给装置的驱动下横向移动，模拟实际工况时，刀具和管形工件之间的相互运动。

为了便于支撑件的拆卸和间距的调节，在进一步的实施例中，所述底座3的顶面开设有横向的T型槽，所述支撑件通过方头螺栓锁固在T型槽出，这样则可以便于管形工件的拆卸和两个支撑件间距的调节。

为了实现底座3可横向移动地与机座22连接，在某一实施例中，所述机座22开设有横向滑轨23；所述底座3的底面设置有第二滑块2，所述底座3通过第二滑块2可竖向滑动地设置于横向滑轨23处。这样的设置不仅可以实现底座3可横向移动地与机座22连接，还可以限制底座3移动的轨迹，还可以减少底座3横向移动的摩擦力。

为了实现管形工件横向进给装置对底座3的驱动，在优选的实施例中，所述管形工件横向进给装置为第一步进电机1，所述第一步进电机1为第二丝杠电机，所述第二丝杠电机的机体与机座22连接，第二丝杠电机的丝杆与横向滑轨23平行设置；所述底座3的底面设置有第二传动螺母，所述第二传动螺母与第二丝杆电机的丝杆螺纹传动连接。在需要驱动底座3沿着横向滑轨23向左时，则可以启动第二丝杆电机，所述第二丝杆电机的丝杆正向(反向)旋转，第二传动螺母则带着底座3通过螺纹传动向左移动；在需要驱动底座3沿着横向滑轨23向右时，则可以启动第二丝杆电机，所述第二丝杆电机的丝杆反向(正向)旋转，第二传动螺母则带着底座3通过螺纹传动向右移动。这样则可以控制底座3沿着横向滑轨23横向往复移动。

为了便于安装第一步进电机，所述横向滑轨底部设置有横向滑轨支座29，所述横向滑轨支座29的中部开设有条形凹槽，所述第一步进电机则设置于条形凹槽内，这样的设置既不影响第一步进电机的作业，又可以安装第一步进电机。

在具体的实施例中，两个支撑件依次沿着横向方向设置，且相对立于底座3上，其中位于左边的支撑件为第一支撑件7，位于右边的支撑件为第二支撑件21；所述管形工件可旋转地设置于两个支撑件之间。具体地，所述支撑件开设有圆孔，所述圆孔固定设置有轴承，工件的两端分别卡合于两个支撑件的轴承内，这样则能实现工件的可旋转。

所述温度调节装置套接于管形工件外，这样的设置使得温度调节装置能对管形工件的温度进行调节。温度调节装置的顶面开设有轴向的条状通槽，这样的设置则不影响刀具与管形工件的接触。

所述第一温度测量装置和第二温度测量装置均与温度调节装置连接，这样的设置使得第一温度测量装置和第二温度测量装置所测的温度值均可以输送给温度调节装置，使得温度调节装置能够根据所测温度值进行温度的调节。

所述第一温度测量装置设置于温度调节装置内，这样的设置使得第一温度测量装置可以实现对温度调节装置内温度的测量；所述第二温度测量装置设置于第二加压装置平台下方，这样的设置则可以实现对管形工件与刀具的接触温度的测量。所述第一温度测量装置可以为温度传感器，所述第二温度测量装置可以为红外传感器18，具体地，所述第二温度测量装置可以设置于第二加压装置平台16的底面。

为了在实验过程中保持温度的恒定、或研究试样在摩擦作用下温度的变化，在进一步的实施例中，所述温度调节装置包括加热机构；

所述加热机构包括加热箱19、若干加热片及陶瓷保温纤维，其中，所述加热片可以为陶瓷加热器；所述加热箱19的两端面分别开设有圆孔，管形工件依次穿过两个圆孔，套接于加热箱19内；所述条形通槽设置于加热箱19的顶部；若干加热片沿着管形工件的圆周设置于加热箱19的内壁处。这样的设置则可以对管形工件实现加热，由于加热箱19将管形工件包裹着，还可以更大程度地避免管形工件热度的散发，起到保温的效果。所述条形通槽的侧壁和圆孔的侧壁处均设置有陶瓷保温纤维，这样则可以用于降低管形工件转至加热箱19上方条形通槽以及加热箱19两端管形工件的热能损失，进一步地避免加热片所散发的热度通过条形通槽和圆孔处散发出去，加强了加热箱19保温的效果。

由于温度调节装置不仅需要对管形工件进行加热，还需要根据实验具体需求，调节管形工件的温度，而加热机构则只能实现对管形工件加热，无法实现对管形工件的温度进行调节，因此，为了实现这一目的，在某一实施例中，所述温度调节装置还包括冷却机构；

所述冷却机构包括主轴、两个联轴器及空气泵，其中所述联轴器为陶瓷联轴器20，可以更加耐高温，所述主轴同轴套设于管形工件内，且可旋转地设置于两个支撑件处；所述主轴内为空腔，所述空腔的两端通过联轴器密封；所述空气泵与空腔的一端连接，用于向空腔内导入气体；连接于空腔的另一端的联轴器设置有气孔，用于排出高温气体。这样的设置则可以在管形工件和刀具接触温度过高时，通过向空腔内导入高压空气进行降温，高压空气从空腔的一端流通至空腔的另一端，在此过程中，高压空气则可以透过主轴吸收管形工件的热度，然后高压空气则转变成高温气体，最后从空腔另一端的联轴器的气孔排出至外界，从而起到冷却管形工件的效果。

为了实现加热机构根据第一温度测量装置、第二温度测量装置分别所测的温度值进行温度的调节，在某一实施例中，所述加热机构还包括加热机构控制器，所述加热机构控制器与第一温度测量装置、第二温度测量装置、陶瓷加热器及冷却机构连接。在陶瓷加热器作业过程中，第一温度测量装置、第二温度测量装置实时分别测量温度调节装置内温度值、管形工件与刀具的接触温度值，并实时传送给加热机构控制器。一旦竖向进给控制器比对第一温度测量装置所测温度值和超出陶瓷加热器自身承受范围时，或者竖向进给控制器比对第二温度测量装置所测温度值和超出实验所需且预设的刀具和工件的接触温度值时，则加热机构控制器陶瓷加热器停止继续作业，并启动冷却机构对陶瓷加热器进行降温，直至温度降低至陶瓷加热器自身能承受的预设温度值。

由于管形工件套接于主轴外，因此，只需管形工件固定套接于主轴外，并驱动主轴旋转，则可以实现管形工件的轴向旋转，为了保证管形工件可以固定套接于主轴外，在某一实施例中，所述主轴的外壁和管形工件的内壁分别设置有花键，二者通过花键连接。

由于驱动主轴旋转则可以实现管形工件的轴向旋转，因此，在优选的实施例中，所述支撑件开设有圆孔，所述圆孔固定设置有轴承，主轴的两端分别卡合于两个支撑件的轴承内，这样则能实现主轴的可旋转。所述管形工件旋转装置包括第三步进电机5，第三步进电机5与主轴传动连接，具体地，所述主轴和第三步进电机5的输出轴均套设有齿轮。主轴的齿轮与第三步进电机5的输出轴的齿轮啮合，这样的设置使得第三步进电机5启动后，第三步进电机5的输出轴则轴向旋转，轴向旋转的输出轴则带着输出轴的齿轮同步旋转，旋转的输出轴的齿轮则带动主轴的齿轮旋转，则主轴可以同步旋转，则可以实现驱动工件轴向旋转。

在某一实施例中，所述第一支撑件7设置有与空腔的一端连接的导气滑环4，空气泵通过导气滑环4连接，这样则即不影响主轴的旋转，又可以与空气泵连接。

为了实现不同的转速，在优选的实施例中，所述管形工件旋转装置还包括PC数控系统及变速机构。第三步进电机5为闭环步进电机及相应的控制卡，所述控制卡与PC数控系统相连，作为动力源与变速机构连接。变速机构包括外啮合齿轮一副、外罩6，固定于第一支撑件7外侧，第三步进电机5位于外罩6处，用于传递电机动力，改变输入轴位置，通过减速机构增加工件转动扭力。

所述刀具夹持装置17设置于条形通槽上方，且与加压机连接；所述压力测量装置设置于刀具夹持装置17内，且与压力调节装置连接，用于测量加压机向刀具夹持装置17施加挤压管形工件的压力；

请参阅图5至图6，在进一步的实施例中，所述刀具夹持装置17包括壳体，所述壳体的内部为空腔，所述壳体包括夹持装置法兰盘30和压盖31，所述夹持装置法兰盘30的底部通过螺栓与第二压力机平台的底面连接，压盖31卡合于夹持装置法兰盘30的顶部，所述压盖31、第二压力机平台将夹持装置法兰盘30的空腔围成了密闭空腔。所述压力测量装置固定设置于刀具夹持装置17内，即设置于夹持装置法兰盘30的空腔内，因此，夹持装置法兰盘30则为压力测量装置的缸体35，此时，所述压力测量装置可以为压力传感器或者圆板式测力仪33。压力测量装置用于测量压力调节装置向刀具夹持装置17施加挤压管形工件的压力；

为了安装刀具32，壳体的压盖31开设有开口，刀具32的一端可活动地穿于开口处，且顶靠着压力测量装置。这样的设置使得刀具32所受的压力则也会作用于压力测量装置处，压力测量装置则可以测得刀具32所受的压力。

在进一步的实施例中，所述压盖31和夹持装置法兰盘30的顶部均设置有螺纹，压盖31可以通过螺栓旋紧于夹持装置法兰盘30的顶部。

在优选的实施例中，所述空腔内还设置有隔热垫，具体地，所述隔热垫可以为陶瓷隔热垫34。所述隔热垫位于压力测量装置和刀具32之间，用于隔绝刀具32传导至压力测量装置处的热度，防止高温刀具32烧毁压力测量装置。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，包括机座、压力调节装置、刀具夹持装置、管形工件横向进给装置、管形工件夹持装置、管形工件旋转装置、温度调节装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；

所述压力调节装置包括支架、驱动机构及加压机；所述支架立于机座上，所述加压机可竖向滑动地设置于支架处，所述驱动机构与加压机传动连接，用于驱动加压机竖向移动；

所述管形工件夹持装置包括底座及两个支撑件；所述底座可横向移动地设置于机座上，所述管形工件横向进给装置与底座传动连接，用于驱动底座横向移动；两个支撑件依次沿着横向方向设置，且相对立于底座上；所述管形工件可旋转地设置于两个支撑件之间；所述温度调节装置套接于管形工件外，且温度调节装置的顶面开设有轴向的条状通槽；

所述刀具夹持装置设置于条形通槽上方，且与加压机连接；所述压力测量装置设置于刀具夹持装置内，且与压力调节装置连接，用于测量加压机向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；

所述第一温度测量装置和第二温度测量装置均与温度调节装置连接；所述第一温度测量装置设置于温度调节装置内，用于测量温度调节装置内的温度；所述第二温度测量装置设置于第二加压装置平台下方，用于测量管形工件与刀具的接触温度。

2.根据权利要求1所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，所述温度调节装置包括加热机构；

所述加热机构包括加热箱、若干加热片及陶瓷保温纤维；所述加热箱的两端面分别开设有圆孔，管形工件依次穿过两个圆孔，套接于加热箱内；所述条形通槽设置于加热箱的顶部；若干加热片沿着管形工件的圆周设置于加热箱的内壁处；所述条形通槽的侧壁和圆孔的侧壁处均设置有陶瓷保温纤维。

3.根据权利要求2所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，所述温度调节装置还包括冷却机构；

所述冷却机构包括主轴、两个联轴器及空气泵，所述主轴同轴套设于管形工件内，且可旋转地设置于两个支撑件处；所述主轴内为空腔，所述空腔的两端通过联轴器密封；所述空气泵与空腔的一端连接，用于向空腔内导入气体；连接于空腔的另一端的联轴器设置有气孔，用于排出高温气体。

4.根据权利要求1所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，所述加压机为差动螺旋加压装置，所述差动螺旋加压装置包括第一加压装置平台、第二加压装置平台、旋转电机、双面螺纹轴、支座及压杆，所述双面螺纹轴的一端设置有第一外螺纹，所述压杆的一端设置有第二外螺纹；双面螺纹轴设置有外螺纹的一端的端面开设有第一内螺纹孔；支座开设有贯穿支座顶面至底面的第二内螺纹孔，所述第二内螺纹孔和第一内螺纹的螺纹方向相反；

所述第一加压装置平台可竖向滑动地连接于支架处，且驱动机构与第一加压装置平台传动连接；所述旋转电机可竖向滑动地设置于第一加压装置平台的正面处，且双面螺纹轴未设置有外螺纹的一端通过弹性联轴器与旋转电机的输出轴同轴连接；所述支座设置于第一加压装置平台的正面，且位于旋转电机的下方；所述双面螺纹轴的第一外螺纹与支座的第二内螺纹啮合；所述压杆的第二外螺纹与双面螺纹中的第一外螺纹啮合，且压杆未设有第二外螺纹的一端与第二加压装置平台连接；所述刀具夹持装置连接与第二加压装置平台的底面。

5.根据权利要求1所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，所述支架开设有第一竖向滑轨；所述驱动机构为第一丝杆电机，所述第一丝杆电机的机体与支架连接，第一丝杆电机的丝杆与第一竖向滑轨平行设置；所述加压机的背面设置有第一滑块及第一传动螺母，所述加压机通过第一滑块可竖向滑动地设置于第一竖向滑轨处，且第一传动螺母与第一丝杆电机的丝杆螺纹传动连接。

6.根据权利要求1所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，所述刀具夹持装置包括壳体，所述壳体的内部为空腔，所述压力测量装置固定设置于空腔内；壳体开设有开口，刀具的一端可活动地穿于开口处，且顶靠着压力测量装置。

7.根据权利要求6所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，所述空腔内还设置有隔热垫，所述隔热垫位于压力测量装置和刀具之间，用于隔绝刀具传导至压力测量装置处的热度。

8.根据权利要求1所述的用于研究刀具粘结破损的扩散实验装置，其特征在于，所述机座开设有横向滑轨；所述管形工件横向进给装置为第二丝杠电机，所述第二丝杠电机的机体与机座连接，第二丝杠电机的丝杆与横向滑轨平行设置；所述底座的底面设置有第二滑块及第二传动螺母，所述底座通过第二滑块可竖向滑动地设置于横向滑轨处，且第二传动螺母与第二丝杆电机的丝杆螺纹传动连接。