一種固液氣減振式高速螺旋進給的摩擦裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高速切削技術領域、更具體的說、特別涉及一種固液氣減振式高速螺旋進給的摩擦裝置。
【背景技術】
[0002]高速切削是材料除料加工的主流技術之一，具有高效率、高質量和低成本等優點，應用范圍也日益擴大，目前德國、日本和中國等制造業發達國家都在汽車、航天航空、軍事以及新興的模具工業中廣泛應用高速切削技術，從而促進了現代機械制造業的發展。
[0003]技術實現與廣泛應用促進了人們對高速切削機理的深入研究，同時技術實現也為高速切削機理研究提供了物質基礎和實驗條件。刀-肩摩擦是高速切削的兩大基礎行為之一，一直以來是切削機理研究的重點。在高速切削刀-肩摩擦中，摩擦界面上載荷分布不均勻、溫度場分布不均勻、接觸面積比例不均勻、材料變形效應不均勻等，從而導致刀-肩摩擦的復雜性和研究難度，至今其機理還有許多不清晰的地方，值得持續研究。在研究方法上，若直接采用切削方法研究刀-肩摩擦機理，影響因素對摩擦特征的作用機理就難以單獨解析出來，只能給出整體效果，細節則不清。采用摩擦磨損試驗機，如SRV試驗機，不能進行高速實驗，摩擦界面特征不能完全反應刀-肩摩擦的特征，用其研究高速切削刀-肩摩擦有其局限性。采用自行設計的高速摩擦裝置，也面臨著高速摩擦所帶來的高頻振動，影響了測試效果。因此設計一種能夠模擬高速切削刀-肩摩擦特征，并且能夠抑制高速摩擦振動等問題的高性能實驗裝置，變得十分必要。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種固液氣減振式高速螺旋進給的摩擦裝置，能夠模擬高速切削過程中高速高溫工況、降低高速摩擦實驗過程的振動、提供可調節載荷、獲得摩擦系數和摩擦界面溫度。
[0005]為了解決以上提出的問題，本發明采用的技術方案為:
一種固液氣減振式高速螺旋進給的摩擦裝置，包括測力儀、調載減振組件、注油氣鎖緊組件、夾具組件、旋轉摩擦件，其中旋轉摩擦件安裝在外圍的車床上并作旋轉運動，注油氣鎖緊組件與調載減振組件連接后整體通過夾具組件安裝在測力儀上，所述測力儀安裝在外圍的車床刀塔上；
刀具材料棒設置在所述調載減振組件上，其端部與旋轉摩擦件的位置相對應;所述調載減振組件能夠調節刀具材料棒受到的載荷并進行固體減振，遞送其與旋轉摩擦件進行旋轉摩擦，實現刀-肩摩擦工況的模擬;所述注油氣鎖緊組件向所述調載減振組件注入液壓油進行液體減振，注入過程產生的氣泡也起到減振作用;所述測力儀能夠測量刀具材料棒受到的軸向力和徑向力。
[0006]所述夾具組件包括后支撐座、中間支撐座、緊定螺釘一、前支撐座、中間支撐底座，其中前支撐座、中間支撐座和后支撐座依次安裝在測力儀上；中間支撐座和測力儀之間還安裝有中間支撐底座;所述前支撐座上加工有刀具材料棒安裝孔，并設置有緊定螺釘一。
[0007]所述調載減振組件包括調載螺釘、活塞蓋、蝶形彈簧、活塞缸、左活塞、分離塞、右活塞;其中活塞缸上加工有與內腔相連通的注油口，其內腔分別安裝有左活塞和右活塞，兩者之間還設置有分離塞，分離塞與左活塞之間形成液壓腔；左活塞的凸臺面與活塞缸的內壁之間、右活塞的凸臺面與分離塞之間分別安裝有蝶形彈簧;活塞的開口端安裝有活塞蓋，調載螺釘水平安裝在活塞蓋的中部并與右活塞連接；左活塞的端部水平安裝有刀具材料棒；
調載減振組件的活塞缸通過前支撐座、中間支撐座以及后支撐座水平安裝在測力儀上，活塞蓋安裝在后支撐座上，刀具材料棒的端部通過緊定螺釘一安裝在前支撐座上，其端部穿過前支撐座的安裝孔并與旋轉摩擦件位置相對應。
[0008]所述刀具材料棒通過緊定螺釘二安裝在左活塞上，緊定螺釘二位于左活塞的圓周面上并處于活塞缸的外側。
[0009]所述刀具材料棒與前支撐座的安裝孔之間還設置有尼龍軸套。
[0010]所述注油氣鎖緊組件包括O型密封圈二、柱塞缸、柱塞蓋、柱塞桿蓋、柱塞桿;其中，柱塞桿安裝在柱塞缸的內腔，柱塞蓋穿過柱塞桿并安裝在柱塞缸的端部開口 ；柱塞桿下方形成注油通道，其位于柱塞缸內的端部與柱塞缸的內部之間還設置有O型密封圈二，另一端部上設置有柱塞桿蓋;所述柱塞缸安裝在活塞缸的注油口上，其內腔與液壓腔連通，即柱塞桿下方的注油通道與所述液壓腔連通。
[0011]所述柱塞桿上位于柱塞缸內的端部上加工有與所述注油通道連通的孔。
[0012]所述刀具材料棒的摩擦端部圓周面上沿徑向電火花加工有微孔，微孔內設置有熱電偶。
[0013]所述左活塞、分離塞與活塞缸內壁之間分別設置有O型密封圈一。
[0014]所述右活塞與活塞缸的內壁之間設置有導向環。
[0015]有益效果:
1、本發明中旋轉摩擦件的高速旋轉和刀具材料棒的進給運動合成使得摩擦軌跡是個螺旋線，如此參與摩擦的旋轉摩擦件一直是新表面，與高速切削過程切肩擠壓面一直是新表面的特征一致，參與摩擦的刀具材料棒表面特征與高速切削過程刀具前刀面摩擦特征也一致，因此本發明能夠很好高速切削過程的刀-肩摩擦狀態。本發明旋轉摩擦件與刀具材料接觸摩擦處具有很高線速度，并且產生很高的摩擦溫度，能夠反映高速切削刀-肩摩擦的高速和高溫特征。
[0016]2、本發明中可以實現高速摩擦過程的低振動，即采用固、液、氣三種介質的耦合減振來降低高速摩擦時產生的振動。在調載減振組件中設置有碟形彈簧，其彈簧剛度大，具有良好的減振效果;活塞缸內腔裝有抗磨的液壓油，液壓油的不可壓縮性，較高粘度加強了減振效果；同時，在注油氣自鎖組件中的柱塞桿端部加工有孔，孔中儲存的空氣在振動中可視為阻尼，將進一步降低振動。
[0017]3、本發明采用簡潔和便于操作的結構，實現了載荷可調功能。通過調載減振組件中調載螺釘旋轉擰入一定導程，壓縮蝶形彈簧，蝶形彈簧將壓力傳遞到刀具材料棒上，從而實現作用在旋轉摩擦件的載荷發生改變，達到載荷可調效果，調節范圍在O?50N。同時，本發明能夠通過測力儀跟蹤記錄刀具材料棒受到的軸向力和徑向力，測量過程簡單可靠。
[0018]4、本發明安裝在刀具材料棒上的熱電偶可以記錄測量點的溫度，結合熱傳導有限元計算模型建立摩擦界面溫度與測量點溫度的關系，可推算出摩擦界面溫度，從而實現了刀-肩摩擦接觸表面溫度的獲取。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明摩擦裝置的總體軸測圖。
[0020]圖2為本發明中夾具組件的整體軸測圖。
[0021 ]圖3為本發明中調載減振組件和注油氣自鎖組件的總裝圖。
[0022]圖4為本發明中調載減振組件和注油氣自鎖組件結合部的局部放大圖。
[0023 ]圖5為本發明刀具材料棒摩擦端部的局部放大圖。
[0024]圖6為本發明摩擦裝置測溫用熱電偶的安裝圖。
[0025]附圖標記說明:I一測力儀、2—調載減振組件、3—注油氣自鎖組件、4一夾具組件、5—旋轉摩擦件、6 —內六角螺釘、7—墊片、8—螺母、9一后支撐座、1—中間支撐座、11 一緊定螺釘一、12—前支撐座、13—尼龍軸套、14一聯接螺釘、15—中間支撐底座、16—調載螺釘、17—活塞蓋、18—導向環、19 一蝶形彈黃、20—O型密封圈一、21 —活塞缸、22—O型密封圈一_、23—柱塞缸、24—柱塞蓋、25—柱塞桿蓋、26—柱塞桿、27—緊定螺釘一_、28—刀具材料棒、29—左活塞、30—分離塞、31—右活塞、32—熱電偶、Α—氣泡、B—液壓油。
【具體實施方式】
[0026]為了便于理解本發明、下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是、本發明可以以許多不同的形式來實現、并不限于本文所描述的實施例。相反地、提供這些實施例的目的是使對本發明公開內容的理解更加透徹全面。
[0027]除非另有定義、本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的、不是旨在于限制本發明。
[0028]參閱圖1所示、本發明提供的一種固液氣減振式高速螺旋進給的摩擦裝置，包括測力儀1、調載減振組件2、注油氣鎖緊組件3、夾具組件4、旋轉摩擦件5，其中旋轉摩擦件5通過三爪固定在外圍的車床上保持高速旋轉運動，注油氣鎖緊組件3與調載減振組件2連接后整體通過夾具組件4固定在測力儀I上，測力儀I下端用內六角螺釘6、墊片7和螺母8固定在外圍的車床刀塔上。本實施例中，所述測力儀I選用Kistlor 9257Β型號。
[0029]刀具材料棒28設置在所述調載減振組件2上，其端部與旋轉摩擦件5的位置相對應。所述調載減振組件2能夠調節刀具材料棒28受到的載荷，可遞送其與旋轉摩擦件5進行旋轉摩擦，實現刀-肩摩擦工況的模擬，調載減振組件2中的蝶形彈簧19可實現固體減振功能;所述注油氣鎖緊組件3向所述調載減振組件2注入液壓油進行液體減振，注入過程產生的氣泡A也起到減振作用;所述測力儀I能夠測量刀具材料棒28受到的軸向力和徑向力。
[0030]如附圖2所示，所述夾具組件4包括后支撐座9、中間支撐座10、緊定螺釘一11、前支撐座12、聯接螺釘14、中間支撐底座15，其中前支撐座12、中間支撐座10和后支撐座9依次安裝在測力儀I上，為了安裝可靠，中間支撐座10和測力儀I之間還安裝有中間支撐底座15，前支撐座12通過聯接螺釘14安裝在測力儀I上。所述前支撐座12上加工有刀具材料棒28安裝孔，并設置有緊定螺釘一 11。
[0031]如附圖3所示，所述調載減振組件2包括調載螺釘16、活塞蓋17、蝶形彈簧19、活塞缸21、緊定螺釘二27、左活塞29、分離塞30、右活塞31;其中活塞缸21上加工有與內腔相連通的注油口，其內腔分別安裝有左活塞29和右活塞31，兩者之間還設置有分離塞30，分離塞30與左活塞29之間形成液壓腔。左活塞29的凸臺面與活塞缸21的內壁之間、右活塞31的凸臺面與分離塞30之間分別安裝有蝶形彈簧19。活塞缸21的開口端安裝有活塞蓋17，調載螺釘16水平安裝在活塞蓋17的中部并與右活塞31連接，可用于摩擦載荷的調節。刀具材料棒28通過緊定螺釘二 27水平安裝在左活塞29的端部，緊定螺釘二 27位于左活塞29的圓周面上并位于活塞缸21的外側，還能用作左活塞29的回程限位。
[0032]調載減振組件2的活塞缸21通過前支撐座12、中間支撐座10以及后支撐座9水平安裝在測力儀I上，活塞蓋17安裝在后支撐座9上，刀具