一種高速高溫液壓可調載的刀-屑摩擦裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種摩擦實驗裝置，具體涉及一種高速高溫液壓可調載的刀-肩摩擦裝置，屬于高速切削技術領域。
【背景技術】
[0002]切削加工是材料除料加工的主流技術之一，高速是其重要發展方向。隨著材料、信息和微電子等新技術應用其中，促進了大功率高速電主軸、高性能進給系統和超硬耐磨耐熱刀具材料等關鍵技術的突破，使高速切削在德國、日本和中國等制造業先進國家得到迅速發展，在裝備制造、航空航天業和模具等行業獲得廣泛應用。
[0003]高速切削技術的實現和廣泛應用喚起人們對高速切削機理的深入探討，刀-肩摩擦是高速切削機理最重要組成部分之一，未知未明地方有許多，摩擦因數同切削速度、載荷、接觸面積和摩擦端面溫度等影響因素之間的相關性機理就是其中一個核心問題，但研宄該機理的高速摩擦實驗裝置一直缺乏，需要自主設計。

【發明內容】

[0004]有鑒于此，本實用新型提供一種高速高溫液壓可調載的刀-肩摩擦裝置，能夠滿足高速切削過程中高速和高溫工況、降低高速摩擦實驗過程的振動、提供可調節載荷、獲得刀具材料棒受到的軸向力、徑向力以及摩擦界面溫度。
[0005]一種高速高溫液壓可調載的刀-肩摩擦裝置，該摩擦裝置包括摩擦執行組件和液壓組件，其中摩擦執行組件包括液壓缸、砂輪、盤型摩擦件和測力儀；
[0006]所述盤型摩擦件安裝在車床的三爪卡盤上，其端面設置有砂輪，液壓缸設置在測力儀上，刀具材料棒的一端設置在液壓缸的活塞桿上，另一端與盤型摩擦件之間留有預設距離；
[0007]所述液壓組件為液壓缸提供O?1MPa的驅動壓力。
[0008]所述液壓組件包括氣囊式蓄能器、壓力表、先導式溢流閥、液壓泵、油箱和三位四通換向閥；
[0009]其中，氣囊式蓄能器與三位四通換向閥的A 口相連，三位四通換向閥的P 口引出后分成兩路，一路連接先導式溢流閥的進口，另一路連接液壓泵，三位四通換向閥的T 口連接油箱，在氣囊式蓄能器和三位四通換向閥的A 口之間還設置有壓力表；三位四通換向閥的A口和B 口還分別與液壓缸中活塞兩側的腔體連通。
[0010]所述刀具材料棒的外表面設置有聚氨酯軸套。
[0011]所述刀具材料棒的圓周面上沿徑向加工有微孔，微孔內設置有熱電偶。
[0012]所述刀具材料棒與盤型摩擦件之間的預設距離為Imm ;液壓缸調節刀具材料棒與盤型摩擦件之間的壓力為50N?500N。
[0013]所述液壓缸通過安裝卡套設置在測力儀上，所述安裝卡套為L形結構，其長邊側面上加工有安裝槽；液壓缸設置在安裝卡套的安裝槽內，安裝卡套的短邊端面設置在測力儀上。
[0014]有益效果:
[0015](I)本新型采用刀具材料棒與高速旋轉的盤型摩擦件接觸并產生摩擦，來模擬實際高速切削刀-肩摩擦的高速和變載荷工況。由于盤型摩擦件直徑大，同等轉速下其線速度高，因此能夠在其邊緣處得到很高的線速度，從而實現對高速刀-肩摩擦工況的模擬；此外通過液壓組件驅動液壓缸實現刀具材料棒的進給，能夠在50N?500N范圍內實現載荷可調，既能實現高線速度所引起摩擦載荷模擬，也能實現對進給速度和切削深度所引起不同摩擦載荷的模擬。
[0016](2)本新型的液壓組件可實現摩擦執行組件的低振動，采用氣囊式蓄能器具有慣性小、反應靈敏的優點，能夠有效的吸收摩擦執行組件在高速摩擦狀態下產生的高頻振動，從而起到緩沖保壓作用，使得刀具材料棒與盤型摩擦件之間的壓力可以在高速高溫的條件下保持穩定，為準確的測量出摩擦力與溫度提供保障。
[0017](3)本新型可實現對高速切削刀-肩的高溫工況進行模擬，并采用熱電偶測局部點溫度，用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，從而推算出摩擦端面溫度，通過這種模擬裝置解決了實際刀具摩擦界面溫度難獲取問題。
[0018](4)本新型的摩擦實驗裝置能夠可靠有效地得到刀具材料棒受到的軸向力和徑向力以及摩擦界面溫度，測量過程簡單可靠；還能夠有效提高測量效率，當一次摩擦實驗完畢后，只需調節溢流閥的溢流初始壓力就可改變摩擦裝置的實際加載壓力，從而得到多組不同的相關數據，簡化多次實驗的流程；當刀具材料棒摩擦表面因為長時間工作而出現缺陷時，可直接通過砂輪進行打磨，從而保證刀具材料棒摩擦端面良好的工作狀態，免除更換刀具材料棒的時間和費用，有效提尚實驗效率。
【附圖說明】
[0019]圖1是本新型摩擦裝置的整體軸測圖。
[0020]圖2是本新型摩擦裝置中摩擦執行組件的軸測圖。
[0021]圖3是本新型摩擦裝置中摩擦執行組件的局部剖視圖。
[0022]圖4是本新型摩擦裝置中液壓組件的軸測圖。
[0023]圖5是本新型摩擦裝置中液壓組件的原理圖。
[0024]圖6是本新型摩擦裝置中摩擦執行組件的局部放大圖。
[0025]圖7是本新型摩擦溫度測量原理圖。
[0026]其中，1-摩擦執行組件、2-液壓組件、3-氣囊式蓄能器、4-壓力表、5-先導式溢流閥、6-液壓泵、7-油箱、8-三位四通換向閥、9-液壓缸、10-刀具材料棒、11-安裝卡套、12-砂輪、13-盤型摩擦件、14-聚氨酯軸套、15-測力儀、16-熱電偶。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。
[0028]如附圖1所示，本新型提供了一種高速高溫液壓可調載的摩擦裝置，該摩擦裝置包括摩擦執行組件I和液壓組件2，其中液壓組件2能夠為摩擦執行組件I提供O?1MPa穩定可調節的壓力，并且通過優化液壓組件2后，能夠有效地減少實際加載過程中產生的振動，保證加載時的準確性和穩定性，從而確保該摩擦裝置的可靠性。摩擦執行組件I通過對刀-肩運動形式的轉換以及刀具摩擦溫度的實驗獲取，準確地模擬出實際刀-肩摩擦的不同工況，并準確地搜集軸向力、徑向力和溫度等數據。
[0029]如附圖2和3所示，摩擦執行組件I包括液壓缸9、安裝卡套11、砂輪12、盤型摩擦件13、聚氨酯軸套14和測力儀15，其中安裝卡套11為L形結構，其長邊側面上加工有安裝槽，測力儀15選用Kistler 9257B測力儀。
[0030]所述液壓缸9通過緊定螺釘徑向固定于安裝卡套11的安裝槽中，用內六角螺栓把安裝卡套11的短邊端面與測力儀15聯接，測力儀15被專門的卡具固定于機床刀塔上。
[0031]砂輪12同軸設置在盤型摩擦件13的端面上，刀具材料棒10與聚氨酯軸套14配合，即聚氨酯軸套14配合套裝在刀具材料棒10的外表面，刀具材料棒10的一端嵌套在液壓缸9的活塞桿中心孔中并用緊定螺釘加以固定，另一端端面與盤型摩擦件13的表面相接觸。通過液壓缸9使得刀具材料棒10所述端面與盤型摩擦件13之間的壓力在50N?500N之間可調，以滿足實際刀-肩摩擦不同壓力的要求。當一次摩擦過程結束后或刀具材料